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埃尔派知识课堂:锂电池三元正极材料的制备方法有哪些

2021-04-08
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作者:埃尔派
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三元材料的制备方法主要分为固相法和溶液法。固相法有高温固相法和乙酸盐燃烧法等,溶液法有共沉淀法、溶胶-凝胶法、喷雾热解法等。不同的合成方法对所制备的三元材料的性能有较大的影响。...

三元材料的制备方法主要分为固相法和溶液法。固相法有高温固相法和乙酸盐燃烧法等,溶液法有共沉淀法、溶胶-凝胶法、喷雾热解法等。不同的合成方法对所制备的三元材料的性能有较大的影响。

水热合成

水热合成是在高温高压的过饱和水溶液中进行化学合成,利用水热法合成的粉末结晶度高,其大小、形状、成份、均匀性等都可以得到严格控制。水热合成省略了研磨和煅烧步骤,因此粉末纯度高、晶体缺陷密度低,其通过优化合成条件可以不含有任何结晶水。

共沉淀法

共沉淀法是将化学原料以溶液状态混合,向溶液中加入适当沉淀剂,使溶液中已混合均匀的各组分按化学计量比共沉淀。或在溶液中先反应沉淀中间产物,再将其煅烧分解制得微细粉料。

液相共沉淀法工艺设备简单,可精确控制各组分含量和粉体的纯度、分散性、相组成、颗粒大小等,沉淀期间可与合成、细化一道完成,有利于工业化生产,且其样品煅烧温度较低、性能稳定、重现性好。

高温固相法

高温固相法是目前比较常见的制备正极材料的方法,反应物仅进行固相反应。为使合成材料有理想的电化学性能,满足Li+脱嵌体结构的稳定性,必需保证其有良好的结晶度。

溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法是将粘度较低的前驱体混合均匀制成溶胶并使之凝胶,在凝胶过程中或凝胶后成型、干燥,再进行烧结或煅烧。该方法是一种先进的软化学方法,已广泛应用于合成各种涂层、薄膜、纤维、陶瓷粉体等。

溶胶-凝胶法所用原材料各组分可达到原子级的均匀混合,产品化学均匀性较好,纯度较高。因热处理温度的降低,热处理时间可以明显缩短,通过控制工艺参数可实现对材料结构的精确剪裁。此外,溶胶-凝胶技术工艺简单,过程容易控制,但合成周期较长,工业化生产难度较大。

正极材料颗粒的形貌、粒径分布、比表面积及振实密度等物性特征对材料的加工性能及电池的综合性能影响很大,为拓宽锂离子电池的应用范围,高密度、粒径分布均匀的球形三元材料的制备方法已经成为研究热点,如何保证其电化学性能的同时提高振实密度是三元材料能否大规模应用的关键。

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