富锂锰基材料的酸洗包覆方法与相关技术
富锂锰基正极材料的制备方法
富锂锰基正极材料的制备方法好嘞，咱们今天就来聊聊富锂锰基正极材料的制备方法。
这听起来有点高大上，对吧？别担心，咱们慢慢来，把复杂的东西变得简单易懂，轻松有趣。
富锂锰基材料就像是电池里的“超级英雄”，它能让电池充电更快、放电更持久，真是电池界的万众瞩目啊。
咱们得知道富锂锰基正极材料的基本成分。
就是锂、锰，还有一些其他的小伙伴们，比如镍和铝。
想象一下，这就像是一场聚会，锂是那种活泼的家伙，锰则是稳重的老好人，镍和铝就负责搞气氛，大家一起合作，才能让电池性能爆棚。
说到这里，可能有的小伙伴就想，哎，怎样把他们调配在一起呢？首先是准备材料，咱们得找一些高纯度的锂源，比如锂碳酸盐或者锂氢氧化物，接着就是锰源，通常用的是锰氧化物，之后再找一些镍和铝的化合物。
这就像是做菜，选好材料是关键。
然后，把这些材料按照一定的比例混合在一起，嘿，这可不能随便，得好好计算，不然味道就变了。
混合完之后，咱们需要进行高温煅烧。
这个步骤可不能马虎，得把混合物放进高温炉里，温度大概在800到1000度之间，煅烧几个小时。
想象一下，材料在炉子里翻滚，像是接受着一次“洗礼”，经过高温的“锤炼”，它们的结构会发生变化，变得更稳定。
你看，这个过程就像是把食材放进锅里，慢慢炖煮，最后煮成香喷喷的美味。
等材料冷却下来，就到了下一个重要步骤：水洗和干燥。
这个步骤就像是给材料洗个澡，把杂质冲洗干净，干净利落。
水洗完之后，再把它们放到烘箱里，低温干燥，确保水分完全蒸发。
嘿，干燥的过程也不能太急，慢慢来，等到它们变得干干净净，这时候才算完成了大功告成。
这时候，你可能会问，这些材料准备好之后，怎么才能确保它们的性能呢？嘿，这就要进行一系列的测试啦。
比如说电化学测试，看看它们的充放电性能、循环稳定性等等。
这就像是在检验一位超级英雄的能力，得确保它们在战斗中不会掉链子。
当所有的测试都通过了，咱们就可以把这些富锂锰基正极材料应用到电池中，嘿，电池也就可以发挥它们的“超能力”，为电动车、手机等提供源源不断的能量。
富锂锰基
10
研究进展-包覆
包覆在富锂锰基固溶体材料表面的过渡金属化合物本身是电化学惰性物质, 能够 有效减少活性物质与电解液的反应, 抑制首次充电结束时氧空位的消失. 同时, 部 分过渡金属离子在退火处理过程中还会进入母体材料的晶格， 起到稳定结构的 作用, 从而可以提高循环过程中材料的稳定性。 Myung等通过不同氧化物Al2O3、Nb2O5、Ta2O5、ZrO2 和ZnO 对 Li[Li0.05Ni0.4Co0.15Mn0.4]O2进行表面包覆, 研究结果表明: Al2O3对正极材料包覆 的性能最好, 在3.3~4.3V、30mA/g充放电条件下, 放电容量达到175 mAh/g。并且 通过ToF-SIMS研究说明通过对材料表面的包覆可以有效地抑制电化学过程中产 生的HF 对材料的腐蚀. 为了降低首次充放电过程中的不可逆容量,研究人员用 Al2O3、Al(OH)3、AlPO4和TiO2、V2O5、LiNiPO4等化合物。2009年， Thackeray 课题组采用Li-Ni-PO4, 对0.5Li2MnO3· 0.5LiNi0.44Co0.25Mn0.31O2进行 表面包覆, 获得的材料在1 C 的放电容量可达到200 mAh/g, 相比未包覆材料(约 170 mAh/g)有大幅提高. Wang 等人通过2%AlPO4+3%Al2O3, 对 Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2 进行了双层包覆, 获得的材料在低倍率下的容量高达 295 mAh/g, 首次不可逆容量只有26 mAh/g, 在2 C 时的容量可达到215 mAh/g. 2011年, Zhao 等人研究发现, 在Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2 的表面包覆4% MnO层所获 得的材料, 在1 C 和2 C 倍率下, 循环50 次后仍有211 和210mAh/g 的容量.
富锂锰基正极材料
改性
表面 包覆
掺杂
改性
纳米 化
其他
• 改性研究
表面包覆 包覆在富锂锰基固溶体材料表面的过渡金属化合物本身是电化学惰性 物质, 能够有效减少活性物质与电解液的反应, 抑制首次充电结束时 氧空位的消失. 同时, 部分过渡金属离子在退火处理过程中还会进入 母体材料的晶格，起到稳定结构的作用, 从而可以提高循环过程中材 料的稳定性。
要求对原料有很好的混合，并在煅烧过程中要保证几种过渡 金属离子有充分的扩散。目前文献报道的固相法制备该材料的文 献较少，很可能与该工艺制备的材料性能不够理想有关。
存在问题
• 富锂正极材料xLi2MnO3·(1−x)LiMO2在充放电过程中 表现出较好的循环稳定性和较高的充放电容量,但其实 际应用仍存在几个问题：首次循环不可逆容量高达 40~100Ah/g; 倍率性能差, 1C容量在200mAh/g以下; 高 充电电压引起电解液分解, 使得循环性能不够理想。
纳米化
• 富锂材料的粒径较大,Li+在脱嵌过程中的扩散路径较长, 倍率性能较差;当富 锂材料颗粒达到纳米级时, 活性材料与电解液充分接触, 并且较小的颗粒大 大缩短了Li+的扩散路径, 因此电极材料颗粒的纳米化极大地提高了材料的 倍率性能.电极材料颗粒的纳米化主要是通过水热法、聚合体高温分解法和 离子交换法等合成。
合成方法
0.3Li2MnO3•0 .7LiMn0.5Ni0.5
O2
0.3Li2MnO 3.0.7LiNi0.5
Mn0.5O2
层状富锂锰基正极材料包覆改性的最新进展
层状富锂锰基正极材料包覆改性的最新进展
张建;李海瑶;梁晨;黄惠;高超
【期刊名称】《工程科学学报》
【年(卷),期】2024(46)3
【摘要】首先综述了富锂锰基材料的结构和循环过程中存在的问题,然后介绍了富锂锰基正极材料包覆改性研究的最新进展,系统描述了电化学活性材料、非电化学活性材料和导电聚合物等不同种类包覆物质及单层包覆、双层复合包覆和原位包覆等包覆方法在该材料改性领域中的应用,进一步从材料结构、失效机制等角度深入分析了各种包覆改性方法及包覆物质改善富锂锰基材料循环性能的作用机制.最后,对Li_(1.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)O_(2) (LMNC)材料及改性方法等未来发展方向进行了展望.
【总页数】18页(P420-437)
【作者】张建;李海瑶;梁晨;黄惠;高超
【作者单位】昆明理工大学冶金与能源工程学院;云南省冶金电极材料工程技术研究中心;昆明理工大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG142.71
【相关文献】
1.层状富锂锰基NCM正极材料包覆与掺杂改性
2.聚(3-己基噻吩)包覆富锂层状正极材料Li1.18Ni0.15Co0.15Mn0.52O2的制备与电化学性能
3.MnO2包覆改性富
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《2024年锂离子电池富锂锰基正极材料的研究与电池低成本化分析》范文
《锂离子电池富锂锰基正极材料的研究与电池低成本化分析》篇一一、引言随着电动汽车、移动设备等领域的快速发展，对锂离子电池的能量密度和成本要求不断提高。
正极材料作为锂离子电池的重要组成部分，其性能直接影响着电池的整体性能。
其中，富锂锰基正极材料因具有高能量密度、低成本等优点，成为了研究的热点。
本文将就锂离子电池富锂锰基正极材料的研究及其在电池低成本化方面的应用进行分析。
二、富锂锰基正极材料的概述富锂锰基正极材料以其高能量密度、低成本、环保等优势，在锂离子电池领域得到了广泛应用。
该材料主要由锂、锰、其他元素（如钴、镍等）构成，其独特的层状结构有利于锂离子的嵌入和脱出，从而提高电池的充放电性能。
三、富锂锰基正极材料的制备方法目前，制备富锂锰基正极材料的方法主要有固相法、溶胶凝胶法、共沉淀法等。
其中，固相法工艺简单，成本低，但产品性能相对较差；溶胶凝胶法可以获得均匀的颗粒尺寸和良好的电化学性能；共沉淀法则可以精确控制材料的化学成分和结构。
在实际应用中，根据需求选择合适的制备方法。
四、富锂锰基正极材料的性能优化为提高富锂锰基正极材料的性能，研究者们从多个方面进行了优化。
首先，通过掺杂其他元素（如铝、铁等）来改善材料的结构稳定性；其次，通过优化制备工艺，如控制煅烧温度和时间等，以获得理想的晶体结构；此外，还可以采用表面包覆技术来提高材料的导电性和循环稳定性。
这些方法可以有效提高富锂锰基正极材料的电化学性能。
五、电池低成本化分析为实现锂离子电池的低成本化，除了优化正极材料外，还需从其他方面着手。
首先，降低原材料成本是关键。
通过优化原料选择和采购策略，降低原材料成本；同时，提高生产效率，降低单位产品的制造成本。
其次，采用新型的电池结构和制造工艺，如软包电池等，以降低电池组装成本。
此外，通过回收利用废旧电池中的有价金属元素，实现资源的循环利用，降低生产成本。
六、结论与展望本文对锂离子电池富锂锰基正极材料的研究及其在电池低成本化方面的应用进行了分析。