電池正極材料的形貌設計及其對電化學性能的影響分析

孫磊 王耀璽

寧夏中色金輝新能源有限公司 寧夏石嘴山 753000

鋰離子電池的主要構成材料包括電解液、隔離材料、正負極材料等。正極材料占有較大比例(正負極材料的質量比為3:1～4:1),因為正極材料的性能直接影響著鋰離子電池的性能。

1 零維材料

納米粒子可以縮短鋰離子轉移路徑與材料中的電子，提供更多電解質接觸面積，提高材料的電化學性能。納米粒子材料通過溶液方法制備。所有原料溶解并完全混合在溶劑中，然后在一定的溫度和壓力下，納米結構在溶劑中逐漸形成，并且材料的最終性質得到改善，通過溫度，壓力，時間，溶劑性能影響。和表面活性劑。以聚乙二醇和酒石酸為共溶劑，采用不同的粒徑和比表面積LiNi0.5Mn0.504（LNMO）制備了聚乙二醇和酒石酸材料。一個一種是納米顆粒（約50nm），另一種是微米顆粒（約1um），由于鋰離子擴散路徑小，大納米粒子比表面積大，而微米LNMO的放電容量為121mAh，而微米LNMO的放電容量為121mAh/g。使用FeSO4、H3PO4和LiOH作為原料，Gibot在低溫沉淀和氮氣氛中，通過低溫沉淀和加熱回流具有良好性能的材料。氮氣氛中的粒徑為15～100nm。

2 一維材料

一維材料（包括納米線，桿和管）在一維長度方向上具有更快的速度，較短的鋰離子擴散路徑和垂直一維方向的較大比表面積。該區域提供活性材料和電解質之間的界面，因此在制備用于鋰離子電池的高性能陰極材料方面更優選尺寸和形狀，而一維陰極材料更可能通過模板制備方法。該模板可用于準確控制目標產品的形態，并且模板可以用作模板反應進料的目標產物，或者可以用作模板作為對頂部形態的支持，最終刪除模板通過化學蝕刻或煅燒。制備水分材料時，制備pH，溫度，時間和表面活性劑，Hosono對HOS和NaOH溶液，并通過Hydolermal.44mN02用NaOH溶液制備納米鏈烷醇的納米鏈烷醇，然后在NaO.44mN02，NANOANAN鏈烷醇和LIN03中制備，LINI是通過煅燒的原料，并通過煅燒交換鈉離子和鋰離子，合成高質量的單晶尖晶石LiMn204納米線。單晶納米線結構可以抑制粒子的聚集高溫?？煽s短鋰離子與電子的擴散路徑，顯示出優異的循環穩定性。等通過水熱反應的水熱過程，在氫氣氣氛下將MnO2還原為多孔mn30，以多孔納米Mn2O4為犧牲模板將Mn2O4還原為多孔mn30，同時通過真空和隨后的LiOH醇溶液煅燒制備納米尖晶石，限制：04As陰極材料，這個一維棒狀LiMn2O4單晶具有較長的循環壽命。米/微米的一維線性結構材料可整合納米與微米結構，納米粒子減少了鋰離子擴散路徑，離子擴散動力學微粒也可以保護材料具有低電阻，熱力學穩定性和加工特性。

3 二維材料

從陰極材料開始，分析了近年來具有不同形態的電極材料及其電化學性質，通過高能磨削，溶膠-凝膠和其他方法制備納米顆粒。電解質和電極材料的比表面和接觸表面也用于縮短鋰離子的擴散路徑，這對提高材料的擴增性能具有顯著影響，但如果結晶度不高，則整個納米級接線并且比表面積太大，更多的電解質將被氧化，并且容量將降低。通常通過模板方法制備一維線性，桿或管狀材料。在一個尺寸方向上的電子傳導速度更快，并且離子的導通路徑垂直于其較短。特別是，管狀材料可以緩解可逆鋰嵌入過程引起的體積變化。二維板可以通過汽提方法和模板方法制備。它可提供大表面和特殊表面（例如有利于鋰離子擴散的活性表面），用于暴露，特別是提高材料的速率性能。使用結構指示器和精確的液相熱處理方法，通過將檸檬酸溶解在85桶和85托盤，檸檬酸和85托盤中，通過將檸檬酸溶解在乙二醇中，加熱10小時來制備前體。制備厚度為約3nm和直徑約50nm的二維納米LINI。在制備期間，托盤85用作表面活性劑。此時，材料為0.1，并且L，2，5和10C的發射比分別為235，174，166，158和141mAh/g，其比在不添加托盤85的情況下獲得的材料大得多。

4 三維材料

三維材料通常具有納米級的層次結構，由多個納米級的初級粒子組成。它們可以結合納米級和次微米級粒子的優點，保證材料的穩定性。這些三維材料的結構穩定性和離子轉移速度可以通過實驗合成條件來控制，這些條件由零維、一維或二維納米結構組成。三維材料是三維形狀、三維空心材料和核殼陰極材料，三維球形富鋰材料Li1.2Mn0.6Ni0.2O2由納米陣列組成，具有外露活性地點氫氧化鈉和金屬硫酸鹽溶液的共沉淀反應，是通過調節溶液pH值的一次粒子來實現的，然后初級粒子自發地組裝成次級粒子球體。終于將前驅體進行鋰化和煅燒，得到三維球形顆粒，用NH4CO3與MnSO4反應得到直徑約1μm的球形MnCO3顆粒。在這方面，它是錳，在空氣氣氛和溫度下混合鎳，鈷和鋰的金屬鹽，溫度為850攝氏度煅燒12H以獲得空心LINI1/3CO1/3MN1/3O2陰極材料和類似于MNO2的初級顆粒。MnO2-LINI1/3CO1/3MN1/3O2陰極材料的主要顆粒在12小時的條件下獲得了具有相似的中空形態的陰極材料。以多孔微球和立方二氧化錳為原料，在4℃下合成了空心微球和LiNi0.5Mn0.5O4正極材料，空心微球的壁厚約為500μmnm，獨特的中空結構使材料的比放電容量達到118mah/g，1°時達到104mAh/g，分別是鎳-以醋酸鈷和二甲酯為陰極材料，PVP為結構導向劑，組裝在液體中的空心球形材料具有良好的電化學性能，特別是在高放電電流下具有良好的結晶性。它與彼此不接近，這使得電解質溶液更容易穿透活性物質，并且納米薄餅不彼此接近，這使得電解質更容易穿透。從活性物質到活性物質電解方法的液體鋰離子，減少之間的透射距離，最終使材料具有更高的性能。

5 結語

綜上所述，在今后發展過程中應當考慮到電子和離子的傳遞路徑，而通過晶型生長通知制備出較多有著快速傳導鋰離子的活性位面，同時可以結合到一些表面修飾的方式獲取到商業應用的高性能鋰離子電池正極材料。