尖晶石錳酸錘和三元材料的混合
核心提示:三元材料中混入尖晶石錳酸鋰,不僅可以降低材料成本,還能提高正極材料的倍率性能和改善安全性能。
【鋰電世界】 三元材料中混入尖晶石錳酸鋰,不僅可以降低材料成本,還能提高正極材料的倍率性能和改善安全性能。
J.R.Dahn小組研究了尖晶石錳酸鋰和NCM111混合使用的情況,LiMn2O4和NCM111的混合比例(質量百分比)分別為:100%:0;75%:25%;50%:50%;25%:75%;0:100%。
從中可以看出,在高溫下LiMn2O4的衰減很快。為了更明顯地區分出各種材料的衰減情況,將中的容量歸一化處理,結果從中可以看出,混合正極材料中LiMn204的含量越高,電池衰減越快。隨著溫度的升高,電池的衰減速度也越快。但是混合正極的衰減速率并不是LiMn204和NCM111兩種材料單獨衰減速率的簡單加和,(b)還用100%的LiMn204電池的衰減速度和100% NCM111電池的衰減速度計算出LiMri204:NCM111為50%:50%的混合正極的衰減速度,發現實際測試結果比計算出的結果要好。J.R.Dahn小組研究后發現,這種現象產生原因是三元材料的加入,抑制了LiMn204中Mn的溶解,而Mn溶解是LiMr1204容量衰減和庫侖效率降低的主要原因,降低Mn離子的溶解可以阻止材料因顆粒表面Li富集而造成的容量衰減。
Albertus等將NCA和LiMr1204按質量比1:1混合,對比了混合材料與單個材料在不同倍率下電壓平臺,混合正極材料在高倍率(如5C)擁有比NCA更高的電壓平臺,倍率性能更優。德國的Hai Yen Tran等研究了尖晶石錳酸鋰和NCA混合的正極材料性能。LiM1204和NCA的混合比例分別為66.7%:33.3%,50%:50%,33.3%:66.7%,0:100%。
研究結果表明:
①比例合適時,混合材料的振實密度提高;
②混合材料具有較好的倍率性能;
③混合材料的安全性能優于純NCA;
④混合材料的Mn溶解大大減低。
J.R.Dahn小組研究了尖晶石錳酸鋰和NCM111混合使用的情況,LiMn2O4和NCM111的混合比例(質量百分比)分別為:100%:0;75%:25%;50%:50%;25%:75%;0:100%。
從中可以看出,在高溫下LiMn2O4的衰減很快。為了更明顯地區分出各種材料的衰減情況,將中的容量歸一化處理,結果從中可以看出,混合正極材料中LiMn204的含量越高,電池衰減越快。隨著溫度的升高,電池的衰減速度也越快。但是混合正極的衰減速率并不是LiMn204和NCM111兩種材料單獨衰減速率的簡單加和,(b)還用100%的LiMn204電池的衰減速度和100% NCM111電池的衰減速度計算出LiMri204:NCM111為50%:50%的混合正極的衰減速度,發現實際測試結果比計算出的結果要好。J.R.Dahn小組研究后發現,這種現象產生原因是三元材料的加入,抑制了LiMn204中Mn的溶解,而Mn溶解是LiMr1204容量衰減和庫侖效率降低的主要原因,降低Mn離子的溶解可以阻止材料因顆粒表面Li富集而造成的容量衰減。
Albertus等將NCA和LiMr1204按質量比1:1混合,對比了混合材料與單個材料在不同倍率下電壓平臺,混合正極材料在高倍率(如5C)擁有比NCA更高的電壓平臺,倍率性能更優。德國的Hai Yen Tran等研究了尖晶石錳酸鋰和NCA混合的正極材料性能。LiM1204和NCA的混合比例分別為66.7%:33.3%,50%:50%,33.3%:66.7%,0:100%。
研究結果表明:
①比例合適時,混合材料的振實密度提高;
②混合材料具有較好的倍率性能;
③混合材料的安全性能優于純NCA;
④混合材料的Mn溶解大大減低。
H.Kitao等用LiN10.4Mn0.3C00.302和LiMn20。的混合正極做成18650電池,測試電池在45℃下保存30天的容量恢復,發現混合正極的存儲性能大為提高,混合正極的比例為LiMr1204:LiNi0.4Mn0.3C00.302=40%:60%。
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