[电焊机焊接线是正极的吗]锂离子电池正极材料研究的进展与分析方法

作者:易秋      发布时间:2021-04-13      浏览量:0
紫砂锂离子电池具有比能量高、储藏效率高、

紫砂锂离子电池具有比能量高、储藏效率高、寿命长等优点,近年来逐渐占据电动汽车、储藏系统和移动电子设备的主要市场份额。从1990年日本Sony公司开始实现锂离子电池的商业化,到现在为止,我们的负极材料一直是碳材料,正极材料有很大的发展,是提高锂离子电池性能的最重要的材料。锂离子电池正极材料的粒度、形状、比表面积、振动密度、结构、成分等理化性能和电化学性能对锂离子电池正极材料的应用有重要影响。正确的分析和测量这些性能参数对锂离子电池的正极材料开发者和用户具有重要意义。

能量越高,单位能量(Wh)的材料成本越低,循环寿命越长,电池的实际使用成本越低。目前,移动智能终端用锂离子电池需要满足能量700Wh/L以上、循环性能200次以上的要求,而电动汽车用锂离子电池需要满足能量140Wh/kg(磷酸铁锂或锰酸锂正极材料)或200Wh/kg(层状氧化物正极材料)以上、循环性能1500次以上的要求。锂离子电池的正极材料必须满足上述电池指标。目前,锂离子电池的比能和循环性能主要取决于正极材料,而锂离子电池的正极材料的主要研发目标是高比能、长循环寿命。

<从产业应用的角度来看,上述各种材料具有不同的物理化学特于不同应用领域的锂离子电池,因此材料产品的重要性能指标也不同。

...................................................................................................................................................................................其缺点主要是钴资源有限,成本高,限制了电动汽车领域的广泛应用。尖晶石锰酸锂LiMn2O4(LMO)材料的主要优点是原料资源丰富,成本低,电池安全性好,其公认的主要缺点是电池低于能源,循环稳定性差。目前,LMO很少用于汽车动力电池,但广泛应用于成本敏感的电动自行车等小型动力电池行业。另外,随着人们对汽车大型动力电池安全性的关注,与三元材料混合使用也成为LMO材料的主要用途之一。

橄榄石磷酸铁锂LiFePO4(LFP),其主要缺点是电池比能源低。该材料在大规模储藏行业得到广泛应用。橄榄石磷酸锰铁锂LiMn0.8Fe0.2PO4材料是LFP材料的升级版,比LFP能量高10%的Mn和Fe原料的反应动力学和恢复氛围的要求不同,因此该材料的主要缺点是制备困难。

<................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................上世纪90年代后期,随着LCO的大规模应用,受钴资源的限制,人们希望用更丰富的镍代替钴。层状三元材料LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2(NMC333)是由Ni、Co、Mn过渡金属要素构成的层状氧化物正极材料中综合性能最好,是目前轿车动力电池的主要正极材料。由于三元过渡金属中镍的比例在50%以下时,材料的烧结氛围是空气,生产成本比较低,镍的比例在60%以上时,烧结氛围需要氧气或氧气/空气混合气,生产成本比较高。因此,在空气氛烧结的三元系列正极材料中,NMC532含镍量最高,容量也最高,性价比好,目前有一定的市场份额。NMC622是综合性能好的正极材料,缺点是制备困难。NMC811和NCA,这两种材料的主要优点是比容量高,同时镍资源比钴丰富,成本比钴低,原料资源受限的问题比较小。缺点是材料制备难度大,对水分非常敏感,电池制备条件和技术门槛高。NCA目前开始在电动汽车产业中应用,NMC811被认为是比能量超过300Wh/kg锂离子电池的主要选择之一。

???????????????????????????????????????????????????????????——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————。正确的分析和测量这些性能参数对锂离子电池的正极材料开发者和用户具有重要意义。另一方面,微谱在锂离子电池的正极材料理化性能和电化学性能方面具有很强的分析能力,特别是在正极材料成分分析方面,可以实现正确的定量。

.............................................................................................................................................................................................................................粒度分析方法主要有沉降法、筛分法、库尔特法、电镜统计观察法、电超声粒度分析法、激光衍射法、动态光散射法。材料的形状分析最常用的手段是扫描电子显微镜(SEM)和电子显微镜(TEM)。TEM分辨率更高,可达0.1nm~0.2nm,不仅可以分析样品的形状,还可以分析样品的。根据材料形状的特殊要求,也使用隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)。锂离子电池正极材料的比表面积与材料的加工性能有关。因此,比表面积分析也是锂离子电池正极材料理化性能分析的重要项目。锂离子电池正极材料比表面积分析方法主要采用BET法。锂电池正极材料的结构决定了锂电池脱嵌路径方式的不同,对锂电池的电化学性能等产生明显影响。锂离子电池正极材料结构分析方法有x射线衍生(XRD)法、红外光谱法、拉曼光谱法等。


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............................................................................................................................................................................混合元素成分分析,混合元素含量低,分析方法比较简单。根据配合元素的含量和种类,可采用吸光光度法、CCP-OES等离子发射光谱法、CCP-MS原子吸收光谱法等离子发射光谱法、CCP-OES)、CCP-MSP-MSP-MS原子吸收光谱法AASS等,在微量和痕迹量元素测试中具有较强的分析测试能力,检测限制可达到ppb级别。主体要素成分分析因要素含量高,传统方法采用DDT法分析,DDT法精度高,但缺点是程序复杂。目前,通常使用ICP方法进行测量,但三元材料中的镍钴锰含量为常量级,因此需要将样品稀释1000倍以上,稀释倍数越大,误差越大。针对这种情况,微谱可以自主开发ICP测试三元主要元素的方法,使数据准确、操作简单。

<同时针对正极材料的理化性能和应用性能的分析方法也很多,从中挑选和确定合适锂电池正极材料性能的剖析方法,有利于锂电池正极材料工作人员精确剖析自身材料的性能,也有利于不一样锂电池正极材料工作人员相互间的数据对比,对推动锂电池正极材料的发展具备关键意义。