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            鎳鈷錳三元正極材料的概述以及燒結(jié)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程

            江蘇鳳谷節(jié)能科技有限公司  2020-07-27  點(diǎn)擊762次

                   鎳鈷錳三元正極材料是由鎳、鈷、錳3種過(guò)渡金屬元素組成的前驅(qū)體,與鋰源(如碳酸鋰、氫氧化鋰等)在高溫下燒結(jié)而成,其結(jié)構(gòu)式為L(zhǎng)iNi1-x-yCoxMnyO2(0<x<0.5, 0<y<0.5),與LiCoO2具有相似的層狀結(jié)構(gòu),屬六方晶系,a-NaFeO2型巖鹽結(jié)構(gòu),空間群為R-3m。
                   Lit占據(jù)3a位,過(guò)渡金屬鎳鈷錳占據(jù)3b位,氧離子占據(jù)6c位。Ni、Co、Mn在材料中價(jià)態(tài)分別為+2、+3、+4價(jià),均價(jià)為+3價(jià),主要是鎳鈷參與氧化還原反應(yīng)(Nif+Ni和Cot/Co+t)。鎳元素屬于活性物質(zhì),影響電池可逆容量;但Ni2t的半徑(r (Ni2t)=0.69A)與Li+的半徑(r (Lit)=0.76A)相差不大, 容易產(chǎn)生鋰離子和鎳離子的混排,影響鋰離子的脫嵌,從而影響電池的循環(huán)與倍率性能。
                   鈷元素能穩(wěn)定層狀結(jié)構(gòu),有效減少陽(yáng)離子的混排,提高材料的導(dǎo)電性,便于深度放電,有利于提高電池的放電倍率;但是鈷本身有毒而且屬于稀缺金屬,鈷含量增加會(huì)增加電池制造成本。錳元素在體系中是Mn4+, 呈化學(xué)惰性起到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的作用,提高電池的安全性,價(jià)格便宜能降低電池制作成本;錳容易發(fā)生Jain-Teller效應(yīng),致使結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變破壞層狀結(jié)構(gòu),錳含量過(guò)高還會(huì)降低電池克容量。因此,NCM三元材料綜合了LiCoO2、 LiNiO2和LiMnO2三種材料的優(yōu)點(diǎn)。三元正極材料理論容量約275~ ~278mAh/g, 按鎳鈷錳比例有多種不同的配方如: 424、111 (333) 、523、622、712、811 等,得到的實(shí)際容量有所不同。目前國(guó)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程是424-→111 (333) -→523-→622, 國(guó)外的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程是424-→111(333) - >523-→622- →811。 高鎳、去鈷化是NCM三元材料的必然趨勢(shì),需用鳳谷連續(xù)燒結(jié)爐焙燒粉體材料,類(lèi)似622、811型的高鎳NCM三元材料是我國(guó)未來(lái)發(fā)展的主要方向。

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