高镍三元正极材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的合成及改进研究进展
2020-02-25陈绍军李春来
陈绍军,丁 波,李春来
(1.河源职业技术学院 机电工程学院;2.广东新凌嘉新能源股份有限公司,广东 河源 517000)
商业化锂离子电池具有放电比容量高、循环性能优异、安全性出色等特点而得到广泛应用.三元层状正极材料LiNi1-x-yCoxMnyO2中3种过渡金属元素之间相互协同作用,使材料具有上述优点[1].根据Ni元素含量的高低,三元正极材料LiNi1-x-yCoxMnyO2可以分为高镍和低镍两种类型,其中高镍主要有LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)和LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(NCM622),低镍主要有LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(NCM111) 和 LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2(NCM532),其中高镍NCM811和NCM622是研究和应用的热点.
高镍三元正极材料NCM622和NCM811都是α-NaFeO2型单相层状结构,属于R-3m空间群,属于六方晶系[2].与低镍三元正极材料相比,正极材料NCM622的放电比容量更高[3].但是NCM622存在以下问题:(1)材料中存在阳离子混排现象,阻碍Li+的传输,导致阻抗上升及稳定性变差[4];(2)材料表面与电解液之间会发生副反应,导致电池容量和安全性降低[5].因此,有必要对NCM622的合成与改性进行总结,并对未来的研究方向进行展望.
1 正极材料NCM622的制备方法
正极材料NCM622的制备方法有共沉淀法、溶胶-凝胶法、喷雾干燥法、熔盐法、水热法和固相法.
1.1 共沉淀法
共沉淀法是在含有过渡金属离子的溶液中,加入沉淀剂或络合剂先得到前驱体[3],然后将前驱体和含锂化合物通过高温烧结得到三元正极材料NCM622.根据加入的沉淀剂或络合剂的不同,共沉淀法一般分为碳酸盐共沉淀法和氢氧化物共沉淀法.
Zhang[6]等采用碳酸盐共沉淀法合成前驱体.首先将Na2CO3和Ni、Co、Mn的硝酸盐混合,加入络合剂PVP溶液,在N2气氛下制得前驱体;然后……
