錳酸鋰是較有前景的鋰離子正極材料之一,相比鈷酸鋰等傳統(tǒng)正極材料,錳酸鋰具有資源豐富、成本低、無污染、安全性好、倍率性能好等優(yōu)點,是理想的動力電池正極材料,但其較差的循環(huán)性能及電化學穩(wěn)定性卻大大限制了其產(chǎn)業(yè)化。錳酸鋰主要包括尖晶石型錳酸鋰和層狀結(jié)構(gòu)錳酸鋰,其中尖晶石型錳酸鋰結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),如今市場產(chǎn)品均為此種結(jié)構(gòu)。尖晶石型錳酸鋰屬于立方晶系,F(xiàn)d3m空間群,理論比容量為148mAh/g,由于具有三維隧道結(jié)構(gòu),鋰離子可以可逆地從尖晶石晶格中脫嵌,不會引起結(jié)構(gòu)的塌陷,因而具有優(yōu)異的倍率性能和穩(wěn)定性。
如今,傳統(tǒng)認為錳酸鋰能量密度低、循環(huán)性能差的缺點已經(jīng)有了很大改觀(萬力新能典型值:123mAh/g,400次,高循環(huán)型典型值107mAh/g ,2000次)。表面修飾和摻雜能有效改性其電化學性能,表面修飾可有效地抑制錳的溶解和電解液分解。摻雜可有效抑制充放電過程中的Jahn-Teller效應(yīng)。將表面修飾與摻雜結(jié)合無疑能進一步提高材料的電化學性能,相信會成為今后對尖晶石型錳酸鋰進行改性研究的方向之一。
LiMn2O4是一種典型的離子晶體,并有正、反兩種構(gòu)型。XRD分析知正常尖晶石LiMn2O4是具有Fd3m對稱性的立方晶體,晶胞常數(shù)a=0.8245nm,晶胞體積V=0.5609nm3。氧離子為面心立方密堆積(ABCABC….,相鄰氧八面體采取共棱相聯(lián)),鋰占據(jù)1/8氧四面體間隙(V4)位置(Li0.5Mn2O4結(jié)構(gòu)中鋰作有序排列:鋰有序占據(jù)1/16氧四面體間隙),錳占據(jù)氧1/2八面體間隙(V8)位置。單位晶格中含有56個原子:8個鋰原子,16個錳原子,32個氧原子,其中Mn3 和Mn4 各占50%。由于尖晶石結(jié)構(gòu)的晶胞邊長是普通面心立方結(jié)構(gòu)(fcc)型的兩倍,因此,每個晶胞實際上由8個立方單元組成。這八個立方單元可分為甲、乙兩種類型。每兩個共面的立方單元屬于不同類型的結(jié)構(gòu),每兩個共棱的立方單元屬于同類結(jié)構(gòu)。每個小立方單元有四個氧離子,它們均位于體對角線中點至頂點的中心即體對角線1/4與3/4處。其結(jié)構(gòu)可簡單描述為8個四面體8a位置由鋰離子占據(jù),16個八面體位置(16d)由錳離子占據(jù),16d位置的錳是Mn3 和Mn4 按1:1比例占據(jù),八面體的16c位置全部空位,氧離子占據(jù)八面體32e位置。該結(jié)構(gòu)中MnO6氧八面體采取共棱相聯(lián),形成了一個連續(xù)的三維立方排列,即[M2]O4尖晶石結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)為鋰離子的擴散提供了一個由四面體晶格8a、48f和八面體晶格16c共面形成的三維空道。當鋰離子在該結(jié)構(gòu)中擴散時,按8a-16c-8a順序路徑直線擴散(四面體8a位置的能壘低于氧八面體16c或16d位置的能壘),擴散路徑的夾角為107°,這是作為二次鋰離子電池正極材料使用的理論基礎(chǔ)。
錳酸鋰
錳酸鋰的生產(chǎn)
尖晶石型錳酸鋰的合成方法有很多種,主要有高溫固相法、熔融浸漬法、微波合成法、溶膠凝膠法、乳化干燥法、共沉淀法、Pechini法以及水熱合成法。
如今市場上主要的錳酸鋰有AB兩類,A類是指動力電池用的材料,其特點主要是考慮安全性及循環(huán)性。B類是指手機電池類的替代品,其特點主要是高容量。
錳酸鋰的生產(chǎn)主要以EMD和碳酸鋰為原料,配合相應(yīng)的添加物,經(jīng)過混料,燒成,后期處理等步驟而生產(chǎn)的。從原材料及生產(chǎn)工藝的特點來考慮,生產(chǎn)本身無毒害,對環(huán)境友好。不產(chǎn)生廢水廢氣,生產(chǎn)中的粉末可以回收利用。因此對環(huán)境沒有影響。
如今A類材料的主要指標為:可逆容量在100~115之間,循環(huán)性可達到500次以上仍保持80%的容量。(1C充放);B類材料容量較高,一般要求在120左右,但對于循環(huán)性相對要求較低,300次~500次不等,容量保持率可達60%以上即可。當然,A類的價格與B類的價格上還有一定的距離。
鄰甲酚為無色或略帶淡紅色結(jié)晶,有苯酚氣味,有毒,有腐蝕性。熔點30.9℃,沸點190.8℃,相對密度1.0273,折射率1.5361,閃點81.1(閉杯),自燃點598.9。屬有機腐蝕物品。溶于約40...
白色或淺黃白、灰白色,有時帶淡紅色調(diào),含鐵者呈黃至褐色、棕色;陶瓷狀者大都呈雪白色。玻璃光澤。具完全解理。瓷狀者呈貝殼狀斷口。硬度4~4.5。性脆。相對密度2.9~3.1。含鐵者密度和折射率均增大。隱...
CBN通常為黑色、棕色或暗紅色晶體,為閃鋅礦結(jié)構(gòu),具有良好的導熱性。硬度僅次于金剛石,是一種超硬材料,常用作材料和磨料。 氮化硼具有抗化學侵蝕性質(zhì),不被無機酸和水侵蝕。在熱濃堿中硼氮鍵被斷開。1200...
LiMn2O4
主要用于制造手機和筆記本電腦及其它便攜式電子設(shè)備的鋰離子電池作正極材料。
鋰離子電池作正極材料:涂碳鋁箔在鋰電池應(yīng)用中的優(yōu)勢
1.抑制電池極化,減少熱效應(yīng),提高倍率性能;
2.降低電池內(nèi)阻,并明顯降低了循環(huán)過程的動態(tài)內(nèi)阻增幅;
3.提高一致性,增加電池的循環(huán)壽命;
4.提高活性物質(zhì)與集流體的粘附力,降低極片制造成本;
5.保護集流體不被電解液腐蝕;
6.改善磷酸鐵鋰、鈦酸鋰材料的加工性能。
導電涂層
利用功能涂層對電池導電基材進行表面處理是一項突破性的技術(shù)創(chuàng)新,覆碳鋁箔/銅箔就是將分散好的納米導電石墨和碳包覆粒,均勻、細膩地涂覆在鋁箔/銅箔上。它能提供極佳的靜態(tài)導電性能,收集活性物質(zhì)的微電流,從而可以大幅度降低正/負極材料和集流之間的接觸電阻,并能提高兩者之間的附著能力,可減少粘結(jié)劑的使用量,進而使電池的整體性能產(chǎn)生顯著的提升。
涂層分水性(水劑體系)和油性(有機溶劑體系)兩種類型。
涂碳鋁箔/銅箔的性能優(yōu)勢
1.顯著提高電池組使用一致性,大幅降低電池組成本。如:明顯降低電芯動態(tài)內(nèi)阻增幅 ;提高電池組的壓差一致;延長電池組壽命 ;大幅降低電池組成本。
2.提高活性材料和集流體的粘接附著力,降低極片制造成本。如:改善使用水性體系的正極材料和集電極的附著力;改善納米級或亞微米級的正極材料和集電極的附著力;改善鈦酸鋰或其他高容量負極材料和集電極的附著力; 提高極片制成合格率,降低極片制造成本。
涂碳鋁箔與光箔的電池極片粘附力測試圖
使用涂碳鋁箔后極片粘附力由原來10gf提高到60gf(用3M膠帶或百格刀法),粘附力顯著提高。
3.減小極化,提高倍率和克容量,提升電池性能。如:部分降低活性材料中粘接劑的比例,提高克容量;改善活性物質(zhì)和集流體之間的電接觸;減少極化,提高功率性能。
其中C-AL為涂碳鋁箔,E-AL為蝕刻鋁箔,U-AL為光鋁箔
4.保護集流體,延長電池使用壽命。如:防止集流極腐蝕、氧化;提高集流極表面張力,增強集流極的易涂覆性能;可替代成本較高的蝕刻箔或用更薄的箔材替代原有的標準箔材 。
不同鋁箔的電池循環(huán)曲線圖(200周)
其中(1)為光鋁箔,(2)為蝕刻鋁箔,(3)為涂碳鋁箔2100433B
LiMn2O4是一種典型的離子晶體,并有正、反兩種構(gòu)型。XRD分析知正常尖晶石LiMn2O4是具有Fd3m對稱性的立方晶體,晶胞常數(shù)a=0.8245nm,晶胞體積V=0.5609nm3。氧離子為面心立方密堆積(ABCABC….,相鄰氧八面體采取共棱相聯(lián)),鋰占據(jù)1/8氧四面體間隙(V4)位置(Li0.5Mn2O4結(jié)構(gòu)中鋰作有序排列:鋰有序占據(jù)1/16氧四面體間隙),錳占據(jù)氧1/2八面體間隙(V8)位置。單位晶格中含有56個原子:8個鋰原子,16個錳原子,32個氧原子,其中Mn3+和Mn4+各占50%。由于尖晶石結(jié)構(gòu)的晶胞邊長是普通面心立方結(jié)構(gòu)(fcc)型的兩倍,因此,每個晶胞實際上由8個立方單元組成。這八個立方單元可分為甲、乙兩種類型。每兩個共面的立方單元屬于不同類型的結(jié)構(gòu),每兩個共棱的立方單元屬于同類結(jié)構(gòu)。每個小立方單元有四個氧離子,它們均位于體對角線中點至頂點的中心即體對角線1/4與3/4處。其結(jié)構(gòu)可簡單描述為8個四面體8a位置由鋰離子占據(jù),16個八面體位置(16d)由錳離子占據(jù),16d位置的錳是Mn3+和Mn4+按1:1比例占據(jù),八面體的16c位置全部空位,氧離子占據(jù)八面體32e位置。該結(jié)構(gòu)中MnO6氧八面體采取共棱相聯(lián),形成了一個連續(xù)的三維立方排列,即[M2]O4尖晶石結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)為鋰離子的擴散提供了一個由四面體晶格8a、48f和八面體晶格16c共面形成的三維空道。當鋰離子在該結(jié)構(gòu)中擴散時,按8a-16c-8a順序路徑直線擴散(四面體8a位置的能壘低于氧八面體16c或16d位置的能壘),擴散路徑的夾角為107°,這是作為二次鋰離子電池正極材料使用的理論基礎(chǔ)。
錳酸鋰的生產(chǎn)
尖晶石型錳酸鋰的合成方法有很多種,主要有高溫固相法、熔融浸漬法、微波合成法、溶膠凝膠法、乳化干燥法、共沉淀法、Pechini法以及水熱合成法。
如今市場上主要的錳酸鋰有AB兩類,A類是指動力電池用的材料,其特點主要是考慮安全性及循環(huán)性。B類是指手機電池類的替代品,其特點主要是高容量。
錳酸鋰的生產(chǎn)主要以EMD和碳酸鋰為原料,配合相應(yīng)的添加物,經(jīng)過混料,燒成,后期處理等步驟而生產(chǎn)的。從原材料及生產(chǎn)工藝的特點來考慮,生產(chǎn)本身無毒害,對環(huán)境友好。不產(chǎn)生廢水廢氣,生產(chǎn)中的粉末可以回收利用。因此對環(huán)境沒有影響。
如今A類材料的主要指標為:可逆容量在100~115之間,循環(huán)性可達到500次以上仍保持80%的容量。(1C充放);B類材料容量較高,一般要求在120左右,但對于循環(huán)性相對要求較低,300次~500次不等,容量保持率可達60%以上即可。當然,A類的價格與B類的價格上還有一定的距離。
錳酸鋰用途
主要用于制造手機和筆記本電腦及其它便攜式電子設(shè)備的鋰離子電池作正極材料。
鋰離子電池作正極材料:涂碳鋁箔在鋰電池應(yīng)用中的優(yōu)勢
1.抑制電池極化,減少熱效應(yīng),提高倍率性能;
2.降低電池內(nèi)阻,并明顯降低了循環(huán)過程的動態(tài)內(nèi)阻增幅;
3.提高一致性,增加電池的循環(huán)壽命;
4.提高活性物質(zhì)與集流體的粘附力,降低極片制造成本;
5.保護集流體不被電解液腐蝕;
6.改善磷酸鐵鋰、鈦酸鋰材料的加工性能。
導電涂層
利用功能涂層對電池導電基材進行表面處理是一項突破性的技術(shù)創(chuàng)新,覆碳鋁箔/銅箔就是將分散好的納米導電石墨和碳包覆粒,均勻、細膩地涂覆在鋁箔/銅箔上。它能提供極佳的靜態(tài)導電性能,收集活性物質(zhì)的微電流,從而可以大幅度降低正/負極材料和集流之間的接觸電阻,并能提高兩者之間的附著能力,可減少粘結(jié)劑的使用量,進而使電池的整體性能產(chǎn)生顯著的提升。
涂層分水性(水劑體系)和油性(有機溶劑體系)兩種類型。
涂碳鋁箔/銅箔的性能優(yōu)勢
顯著提高電池組使用一致性,大幅降低電池組成本。如: · 明顯降低電芯動態(tài)內(nèi)阻增幅 ;· 提高電池組的壓差一致性 ;· 延長電池組壽命 ;· 大幅降低電池組成本。
2.提高活性材料和集流體的粘接附著力,降低極片制造成本。如:
· 改善使用水性體系的正極材料和集電極的附著力;
· 改善納米級或亞微米級的正極材料和集電極的附著力;
· 改善鈦酸鋰或其他高容量負極材料和集電極的附著力;
· 提高極片制成合格率,降低極片制造成本。
涂碳鋁箔與光箔的電池極片粘附力測試圖
使用涂碳鋁箔后極片粘附力由原來10gf提高到60gf(用3M膠帶或百格刀法),粘附力顯著提高。
3.減小極化,提高倍率和克容量,提升電池性能。如:
· 部分降低活性材料中粘接劑的比例,提高克容量;
· 改善活性物質(zhì)和集流體之間的電接觸;
· 減少極化,提高功率性能。
不同鋁箔的電池倍率性能圖
其中C-AL為涂碳鋁箔,E-AL為蝕刻鋁箔,U-AL為光鋁箔
4.保護集流體,延長電池使用壽命。如:
· 防止集流極腐蝕、氧化;
· 提高集流極表面張力,增強集流極的易涂覆性能;
· 可替代成本較高的蝕刻箔或用更薄的箔材替代原有的標準箔材。
不同鋁箔的電池循環(huán)曲線圖(200周)
其中(1)為光鋁箔,(2)為蝕刻鋁箔,(3)為涂碳鋁箔
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頁數(shù): 5頁
評分: 4.5
For personal use only in study and research; not for commercial use 螅一 .標識 羈 化學品中文名稱:溶劑油 袀 化學品英文名稱: Mineral solvents 蚆 危險性類別:第 3.2 類低閃點液體 羂二 . 成分 / 組成信息 蚃 石油烴類混合物 蕿三 .健康危害 蚆 侵入途徑:吸入、食入、經(jīng)皮吸收 莃 健康危害:石腦油蒸氣可引起眼及上呼吸道刺激癥狀,如濃度過高,幾分鐘即可引起呼 吸困難、紫紺等缺氧癥狀。 肀 環(huán)境危害:該物質(zhì)對環(huán)境可能有危害,對水體應(yīng)給予特別注意。 莇 燃爆危險:其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物,遇明火、高熱極易燃燒爆炸。其蒸氣比 空氣重,能在較低處擴散到相當遠的地方,遇火源會著火回燃。 四 . 急救措施 皮膚接觸:立即脫去污染的衣著,用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚。若有刺激感,立即就 醫(yī)。 眼睛
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評分: 4.6
新能源電動汽車的發(fā)展使動力鋰離子電池的研究受到廣泛關(guān)注,不斷改善和提高現(xiàn)有正極材料的功率性能,開發(fā)新型正極材料已成為動力電池研究的熱點。首先簡述了錳酸鋰作為動力電池材料存在的主要問題及改性產(chǎn)物鎳錳酸鋰的研究、鎳錳酸鋰正極材料的結(jié)構(gòu)與嵌脫鋰機理,然后從研究的角度詳細綜述了鎳錳酸鋰的合成方法和針對材料循環(huán)性能的問題進行的離子摻雜和表面包覆,分析了鎳錳酸鋰正極材料研究中存在的問題,展望了鎳錳酸鋰動力電池用于高功率型正極材料的發(fā)展趨勢和應(yīng)用前景。
鎳鈷錳酸鋰以相對廉價的鎳和錳取代了鈷酸鋰中三分之二以上的鈷,成本方面優(yōu)勢非常明顯,和其他鋰離子電池正極材料錳酸鋰、磷酸亞鐵鋰相比,鎳鈷錳酸鋰材料和鈷酸鋰在電化學性能和加工性能方面非常接近,使得鎳鈷錳酸鋰材料成為新的電池材料而逐漸取代鈷酸鋰,成為新一代鋰離子電池材料的寵兒。
分子式:LiNixCoyMn1-x-yO2 外 觀:黑色固體粉末,流動性好,無結(jié)塊物 相:符合純相 LiNiO2結(jié)構(gòu)
形 貌:球形或類球形顆粒
鎳鈷錳酸鋰的制備方法主要采用高溫固相合成法,共沉淀法。目前主要采用錳化合物、鎳化合物及鈷酸鋰和氫氧化鋰作為原料,通過水熱反應(yīng),得到鋰、錳、鈷、鎳結(jié)合良好的前提,再對前提補充配入鋰源并研磨得到前軀體,經(jīng)過煅燒制備得到鎳鈷錳酸鋰。隨著全球資源的日益緊張及環(huán)境的壓力,電池材料必須走定線循環(huán)之路。邦普循環(huán)科技有限公司成功發(fā)明了一種以廢舊鋰離子電池定向循環(huán)鎳鈷錳酸鋰的方法。其主要特點是:將廢舊鋰離子電池經(jīng)過拆解、分選、粉碎、篩分等預(yù)處理后,再采用高溫除粘結(jié)劑、氫氧化鈉除鋁等工藝,采用硫酸和雙氧水體系浸出、P204萃取除雜,得純凈的鎳、鈷、錳溶液,配入適當?shù)牧蛩徨i、硫酸鎳或硫酸鈷,調(diào)節(jié)鎳、鈷、錳元素的摩爾比;隨后采用碳酸銨調(diào)節(jié)PH值,形成鎳鈷錳碳酸鹽前軀體,接著配入適當碳酸鋰,高溫燒結(jié)合成鎳鈷錳酸鋰。該方法工藝流程簡單,原料價格低,,產(chǎn)品附加值高。為廢舊電池資源化利用產(chǎn)業(yè)及鎳鈷錳酸鋰的生產(chǎn)提供了一條全新的途徑。
由于鎳鈷錳酸鋰是在鈷酸鋰基礎(chǔ)上經(jīng)過改進而成具有較高安全性的正極材料,自提出以來,其憑借容量高、熱穩(wěn)定性能好、充放電壓寬等優(yōu)良的電化學性能而受到廣泛關(guān)注,被視為下一代鋰離子電池正極材料的理想之選。鎳鈷錳酸鋰在層狀結(jié)構(gòu)中以Ni和Mn取代部分Co,減少了鈷的用量,降低了成本,而且提高了能量密度,目前已在動力型圓柱鋰離子電池中得到廣泛應(yīng)用。