电池正极材料的形貌设计及其对电化学性能的影响分析

孙磊 王耀玺

宁夏中色金辉新能源有限公司 宁夏石嘴山 753000

锂离子电池的主要构成材料包括电解液、隔离材料、正负极材料等。正极材料占有较大比例(正负极材料的质量比为3:1～4:1),因为正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能。

1 零维材料

纳米粒子可以缩短锂离子转移路径与材料中的电子，提供更多电解质接触面积，提高材料的电化学性能。纳米粒子材料通过溶液方法制备。所有原料溶解并完全混合在溶剂中，然后在一定的温度和压力下，纳米结构在溶剂中逐渐形成，并且材料的最终性质得到改善，通过温度，压力，时间，溶剂性能影响。和表面活性剂。以聚乙二醇和酒石酸为共溶剂，采用不同的粒径和比表面积LiNi0.5Mn0.504（LNMO）制备了聚乙二醇和酒石酸材料。一个一种是纳米颗粒（约50nm），另一种是微米颗粒（约1um），由于锂离子扩散路径小，大纳米粒子比表面积大，而微米LNMO的放电容量为121mAh，而微米LNMO的放电容量为121mAh/g。使用FeSO4、H3PO4和LiOH作为原料，Gibot在低温沉淀和氮气氛中，通过低温沉淀和加热回流具有良好性能的材料。氮气氛中的粒径为15～100nm。

2 一维材料

一维材料（包括纳米线，杆和管）在一维长度方向上具有更快的速度，较短的锂离子扩散路径和垂直一维方向的较大比表面积。该区域提供活性材料和电解质之间的界面，因此在制备用于锂离子电池的高性能阴极材料方面更优选尺寸和形状，而一维阴极材料更可能通过模板制备方法。该模板可用于准确控制目标产品的形态，并且模板可以用作模板反应进料的目标产物，或者可以用作模板作为对顶部形态的支持，最终删除模板通过化学蚀刻或煅烧。制备水分材料时，制备pH，温度，时间和表面活性剂，Hosono对HOS和NaOH溶液，并通过Hydolermal.44mN02用NaOH溶液制备纳米链烷醇的纳米链烷醇，然后在NaO.44mN02，NANOANAN链烷醇和LIN03中制备，LINI是通过煅烧的原料，并通过煅烧交换钠离子和锂离子，合成高质量的单晶尖晶石LiMn204纳米线。单晶纳米线结构可以抑制粒子的聚集高温。可缩短锂离子与电子的扩散路径，显示出优异的循环稳定性。等通过水热反应的水热过程，在氢气气氛下将MnO2还原为多孔mn30，以多孔纳米Mn2O4为牺牲模板将Mn2O4还原为多孔mn30，同时通过真空和随后的LiOH醇溶液煅烧制备纳米尖晶石，限制：04As阴极材料，这个一维棒状LiMn2O4单晶具有较长的循环寿命。米/微米的一维线性结构材料可整合纳米与微米结构，纳米粒子减少了锂离子扩散路径，离子扩散动力学微粒也可以保护材料具有低电阻，热力学稳定性和加工特性。

3 二维材料

从阴极材料开始，分析了近年来具有不同形态的电极材料及其电化学性质，通过高能磨削，溶胶-凝胶和其他方法制备纳米颗粒。电解质和电极材料的比表面和接触表面也用于缩短锂离子的扩散路径，这对提高材料的扩增性能具有显着影响，但如果结晶度不高，则整个纳米级接线并且比表面积太大，更多的电解质将被氧化，并且容量将降低。通常通过模板方法制备一维线性，杆或管状材料。在一个尺寸方向上的电子传导速度更快，并且离子的导通路径垂直于其较短。特别是，管状材料可以缓解可逆锂嵌入过程引起的体积变化。二维板可以通过汽提方法和模板方法制备。它可提供大表面和特殊表面（例如有利于锂离子扩散的活性表面），用于暴露，特别是提高材料的速率性能。使用结构指示器和精确的液相热处理方法，通过将柠檬酸溶解在85桶和85托盘，柠檬酸和85托盘中，通过将柠檬酸溶解在乙二醇中，加热10小时来制备前体。制备厚度为约3nm和直径约50nm的二维纳米LINI。在制备期间，托盘85用作表面活性剂。此时，材料为0.1，并且L，2，5和10C的发射比分别为235，174，166，158和141mAh/g，其比在不添加托盘85的情况下获得的材料大得多。

4 三维材料

三维材料通常具有纳米级的层次结构，由多个纳米级的初级粒子组成。它们可以结合纳米级和次微米级粒子的优点，保证材料的稳定性。这些三维材料的结构稳定性和离子转移速度可以通过实验合成条件来控制，这些条件由零维、一维或二维纳米结构组成。三维材料是三维形状、三维空心材料和核壳阴极材料，三维球形富锂材料Li1.2Mn0.6Ni0.2O2由纳米阵列组成，具有外露活性地点氢氧化钠和金属硫酸盐溶液的共沉淀反应，是通过调节溶液pH值的一次粒子来实现的，然后初级粒子自发地组装成次级粒子球体。终于将前驱体进行锂化和煅烧，得到三维球形颗粒，用NH4CO3与MnSO4反应得到直径约1μm的球形MnCO3颗粒。在这方面，它是锰，在空气气氛和温度下混合镍，钴和锂的金属盐，温度为850摄氏度煅烧12H以获得空心LINI1/3CO1/3MN1/3O2阴极材料和类似于MNO2的初级颗粒。MnO2-LINI1/3CO1/3MN1/3O2阴极材料的主要颗粒在12小时的条件下获得了具有相似的中空形态的阴极材料。以多孔微球和立方二氧化锰为原料，在4℃下合成了空心微球和LiNi0.5Mn0.5O4正极材料，空心微球的壁厚约为500μmnm，独特的中空结构使材料的比放电容量达到118mah/g，1°时达到104mAh/g，分别是镍-以醋酸钴和二甲酯为阴极材料，PVP为结构导向剂，组装在液体中的空心球形材料具有良好的电化学性能，特别是在高放电电流下具有良好的结晶性。它与彼此不接近，这使得电解质溶液更容易穿透活性物质，并且纳米薄饼不彼此接近，这使得电解质更容易穿透。从活性物质到活性物质电解方法的液体锂离子，减少之间的透射距离，最终使材料具有更高的性能。

5 结语

综上所述，在今后发展过程中应当考虑到电子和离子的传递路径，而通过晶型生长通知制备出较多有着快速传导锂离子的活性位面，同时可以结合到一些表面修饰的方式获取到商业应用的高性能锂离子电池正极材料。