通過共沉淀法合成了類球形鎳錳酸鋰正極材料前驅(qū)體,研究了反應(yīng)溫度、溶液pH值、溶劑組成和表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）添加量對前驅(qū)體鎳錳碳酸鹽形貌、粒徑及物相組成的影響。結(jié)果表明,適宜的合成條件為:pH=9.0,反應(yīng)溫度80℃,乙醇與水體積比1∶3,表面活性劑CTAB添加量為1.5倍臨界膠束濃度（CMC）。在該條件下制備的前驅(qū)體鎳錳碳酸鹽具有層片狀堆垛的類球形結(jié)構(gòu);煅燒后得到的鎳錳酸鋰材料為無序型的尖晶石結(jié)構(gòu),屬于Fd-3m空間群,結(jié)晶度高,粒徑約150 nm。對鎳錳酸鋰進行電化學(xué)性能測試,結(jié)果顯示,LiNi_0.5Mn_1.5O₄在0.5C下的最大放電比容量為124.8 mAh/g,20次循環(huán)后容量保持率為62.3%,在大倍率下放電后再次回到0.5C,放電比容量為73.8 mAh/g。 

【文章來源】：礦冶工程. 2020,40(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

不同pH值條件下制備的前驅(qū)體XRD圖譜

從圖1可以看出,(Ni0.25Mn0.75)CO3衍射峰出現(xiàn)在(2θ):24.33°、31.46°、51.67°,對應(yīng)的晶面為(012)、(104)、(204),與標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片44-1472上衍射峰出現(xiàn)的位置吻合。當(dāng)pH值為8.0和8.5時,出現(xiàn)了雜質(zhì)峰。這是由于剛開始反應(yīng)時,pH值突然增大,Mn2+生成氧化物,影響產(chǎn)品純度。MnO特征峰隨著pH值逐漸增大而消失,產(chǎn)物純度提高。當(dāng)pH值達到9.0時,衍射峰雜質(zhì)峰基本消失,產(chǎn)物結(jié)晶度高;當(dāng)pH值達到10時,產(chǎn)物的結(jié)晶度變化不大。從圖2可以看出,共沉淀產(chǎn)物均為類球狀顆粒,表面由不平整的層片狀堆垛而成,成簇團狀,且成球數(shù)量較多。當(dāng)pH值較低時,粒徑較大,pH值升高前驅(qū)體粒度趨于變小,二次粒子致密度相對變高。pH值在9.0時,前驅(qū)體顆粒具有高球形度和高密度。pH值升高到10.0時,球體的顆粒大小變化不大,但球體的球形度及粒子大小分布的均一性會減小。這表明,提高pH值可以得到純度更高的(Ni0.25Mn0.75)CO3相,但pH值升高會導(dǎo)致產(chǎn)品球化率降低。

體系pH=9.0,其他條件不變,不同反應(yīng)溫度下所制備產(chǎn)物的XRD和SEM分別見圖3和圖4。從圖3可以看出,70 ℃時,產(chǎn)物結(jié)晶度非常低,不利于碳酸鹽共沉淀的形成;75 ℃時,(Ni0.25Mn0.75)CO3的(012)、(104)衍射峰強度開始增強;80 ℃時,(Ni0.25Mn0.75)CO3的(012)、(104)、(018)面對應(yīng)的衍射峰非常清晰,與標(biāo)準(zhǔn)卡片吻合。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3327639