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NCA三元材料Al元素梯度掺杂技术获突破

本文摘要:在低镍材料中,NCA由于比较较高的容量(平均190mAh/g以上),较好的循环寿命使得其沦为一种十分具备潜力的锂离子电池负极材料,目前早已应用于在移动电子设备,电动汽车等领域应用于。但是目前高性能NCA材料的主要生产技术掌控在日韩厂家手中,国内的生产技术还不是很成熟期,产品的稳定性还有待于之后提升。 Al元素虽然在材料中含量很低,并且不具备电化学活性,但是Al元素对于材料的循环稳定性具备最重要的意义,因此针对Al元素的掺入技术的研究就变得尤为重要。

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在低镍材料中,NCA由于比较较高的容量(平均190mAh/g以上),较好的循环寿命使得其沦为一种十分具备潜力的锂离子电池负极材料,目前早已应用于在移动电子设备,电动汽车等领域应用于。但是目前高性能NCA材料的主要生产技术掌控在日韩厂家手中,国内的生产技术还不是很成熟期,产品的稳定性还有待于之后提升。  Al元素虽然在材料中含量很低,并且不具备电化学活性,但是Al元素对于材料的循环稳定性具备最重要的意义,因此针对Al元素的掺入技术的研究就变得尤为重要。  由于制备-LiAlO2与制备LiNiO2的条件是类似于的,而且两者还可以构成平稳的固溶体结构,这就为Al元素的梯度掺入获取了可能性。

一般来说,NCA材料必须利用共沉淀法首先制备前躯体Ni1-x-yCoxAly(OH)2。但是Al元素在强劲碱性环境下水解很差,这不会诱导颗粒的生长,因此溶液中的Al元素浓度越高,前躯体材料的结晶度也就越差。因此研发一种需要掌控前躯体生长和Al元素梯度产于的方法就变得尤为重要。

  中南大学的JianguoDuan等研发了一种新的共沉淀方法,该方法避免了Al3+在共沉淀过程中的恐慌温度梯度,取得了梯度掺入Al的前躯体材料。制备方法如下右图:Ni和Co的硫酸盐首先按照摩尔比例沉淀于去离子水中,构成双金属离子溶液,溶液的浓度为2mol/L。而[Al(OH)x]3-x溶液制取就变得略为简单一些,首先必须将Al的硝酸盐沉淀于蒸馏水之中,然后较慢重新加入32%的NaOH直到构成平稳的溶液,然后重新加入去离子水,是溶液的摩尔浓度为1mol/L,该溶液为低[Al(OH)x]3-x浓度溶液AS1,另一较低[Al(OH)x]3-x浓度溶液为AS2,AS2溶液的初始浓度原作为0mol/L,AS1溶液不会通过泵持续的泵入到AS2溶液之中,以渐渐提升AS2溶液的浓度,制备过程就较为简单,将AS2溶液和Ni-Co双离子溶液在N2的维护下同时泵入到装有NH3H2O溶液的加热容器中,同时重新加入10mol/L的NaOH溶液和8mol/L的NH3H2O溶液以便掌控溶液的PH值,在整个制备过程中,PH值掌控在11左右,NH3H2O溶液浓度掌控在0.5mol/L,反应温度控制在60℃,加热速度掌控在500r/min。

在制备过程中,随着时间的展开Al元素的浓度渐渐提升。


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