凝胶形态结构对锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4电化学性能的影响
2020-09-02
桂林师范高等专科学校学报 2020年4期
（广西工业职业技术学院石油与化学工程系，广西南宁530001）
前 言
随着高端3C电子产品和新能源汽车对电池续航能力越来越高的要求，电池市场急需能满足高能量高功率比的新能源材料[1，2]。锂离子电池具有能量密度高，环境友好，循环寿命长等优点，成为新一代能量储存容器[3]。与现有3.7V商业电池正极材料LiCoO2相比，5V正极材料LiNi0.5Mn1.5O4具有成本低、高电压、低倍率放电性能好和对人体无毒害等优点，以及4.7V工作电压而成为最有潜力的车用动力电池正极材料之一[4]。由于LiN-i0.5Mn1.5O4与其他正极材料相比，合成工艺条件和内部结构更为复杂。目前材料合成工艺主要有溶胶凝胶法[5-7]、共沉淀法[8-10]、水热法[11]、溶液燃烧法[12]、喷雾沉积法[13-14]和高温固相法[15-16]等。不同工艺方法对LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的粒径分布、晶体形貌和晶型结构都有一定的影响。
溶胶凝胶法因具有使原料各组分能达到原子级均匀分布、化学均一性高等优点，可合成结晶度高、晶型规则和粒径均一的高品质尖晶石材料LiNi0.5Mn1.5O4而备受关注。工艺的关键在于由液态溶胶转化为固态凝胶过程中，确保凝胶内原料各组分的均匀分布和结构稳定，在高温烧结时各组分不发生偏析而让材料合成反应更完全充分。本文针对溶胶凝胶法存在产品质量不稳定的缺陷，通过研究根据工艺调节真空度参数来控制凝胶生成形态结构，使凝胶前驱体在高温烧结过程时结构能保持稳定，确保原料分布均匀，制备出电化学性能优良LiN-i0.5Mn1.5O4正极材料。
