三元材料现状与三元材料开发.pptx

锂锰氧
正极材料
三元素系
磷酸铁锂系
锂镍氧
二元素系
锂钴氧
引入钴稳定其二维层状结构
价格低廉
放电比容量低
高温性能不佳
二价锰溶于电解液
比容量高
放电倍率佳
安全性好
成本低
容量高
价格低廉
结构不稳定合成难度大
循环性能好
低温性能差
合成的批次稳定性差
性能稳定
价格高
钴是有毒元素
锂锰氧
锂钴氧
锂镍氧
二元素系
磷酸铁锂系
三元素系
正极材料容量和电压关系图
优点
缺点
循环寿命长
首次充放电效率低
平台相对较低
安全性能好
比容量高
三元材料(LiNixCoyMnzO2)特征
价格低廉
三元协同效应
Ni,可提高材料的容量
Mn,降低材料成本,提高安全性和稳定性
Co,减少阳离子混合占位,稳定层状结构
目前商业化三元系列材料
LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2


LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2
LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有和LiCoO2 十分相似的α-NaFeO2 层状结构,其中过渡金属元素Co、Ni、Mn 分别以+3 、+2 、+ 4 价态存在。锂离子占据岩盐结构的3a 位,镍、钴和锰离子占据3b 位,氧离子占据6c 位。参与电化学反应的电对分别为Ni 2+ / Ni 3 +、Ni 3 + / Ni 4 + 和Co 3 +/ Co 4 +。
LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在不同温度及倍率下结构变化较小,所以材料具有很好的稳定性。
LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2由于采用镍锰取代价格昂贵的钴,使材料具有相对低廉的价格。
LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的主要制备方法
溶胶-凝胶法
喷雾干燥法
共沉淀法
固相反应法
氢氧化物共沉淀法
碳酸盐共沉淀法
振实密度高
形貌容易控制
加工性能好
工业化主要方法
振实密度较低
形貌难控制
加工性能差
LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2
Ni、Co、Mn离子混合液
沉淀剂
沉淀反应(PH、T、搅拌速度)
陈化、洗涤、过滤、干燥
前躯体
混合、球磨
烧结、粉碎分级
LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2
锂源
共沉淀法制备LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2
LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的电化学性能及物理性能
河南思维能源材料有限公司研制生产的球形或类球形三元正极材料(TTM-812)用于锂离子电池时,容量发挥稳定(>145mAh/g,~,1C),循环寿命长(>800次,1C),高倍率放电性能佳(>15C),耐过充能力强,是国内外同类产品的佼佼者。具有LiCoO2的优良电化学性能和更优良的安全性能,是替代LiCoO2的理想正极材料;可逆克容量、安全性能和循环性能高/优于LiMn2O4。