更全的杂志信息网

热处理温度对Al2O3表面修饰LiNi0.9Co0.1O2正极材料电化学性能的影响①

更新时间:2009-03-28

锂离子电池是一种优秀的便携式电源。现有的锂离子电池正极材料中,LiNiO2具有比容量较高、资源丰富、价格便宜、毒性较低且对环境污染小等优点,已经成为研究热点。但镍酸锂合成较困难,易形成非化学计量化合物,存在耐过充性能和热稳定性能差等问题;单纯的LiNiO2在充放电过程中有多次相变过程,导致电化学性能快速衰减[1];LiNiO2材料表面 Li残留较多,pH值较高,易吸水,会与空气中的水、CO2发生不可逆的化学反应[2]。寻找更高能量密度的正极材料仍然是科研工作者追求的目标[3-6]

为了提高镍基材料的稳定性能,常采用掺杂或包覆的方法对其进行改善[7]。众多研究表明,氧化铝表面修饰能有效减少材料与电解液的接触面积,抑制电解液与电极的反应,从而使镍基材料具有较小的电阻,改善了电池的循环性能[8-10]

本文以LiNi0.9Co0.1O2为本体材料,在水溶液体系中,用1%的氧化铝对LiNi0.9Co0.1O2进行表面修饰,研究不同热处理温度对1%Al2O3表面修饰正极材料的影响。该工艺过程简单、成本低廉,环境友好,可为工业化生产提供参考依据。

1 实 验

1.1 样品制备

镍基正极材料LiNi0.9Co0.1O2由河南科隆新能源有限公司提供。在锥形瓶中配置一定量的硝酸铝水溶液,然后按1%的Al2O3修饰量称取一定量的LiNi0.9Co0.1O2,在强搅拌条件下将LiNi0.9Co0.1O2加入到锥形瓶中,并滴加氨水至溶液pH值为6左右,搅拌30 min后过滤,干燥后备用。

将干燥后的样品分别在450℃、550℃、650℃和750℃下进行热处理,热处理后的产品分别记为1、2、3和 4,热处理时间均为 4 h。

采用美国FEI Quanta250FEG扫描电镜观察样品形貌,采用德国布鲁克公司的D8 Advance型X射线仪分析样品结构。

[9]ZHAO Shi⁃Xi, LI Ying⁃Da, DING Hao, et al.Structure and Electro⁃chemical Performance of LiFePO4/C Cathode Materials Coated with Nano Al2O3for Lithium⁃ion Battery[J].Journal of Inorganic Materi⁃als, 2013,28(11):1266-1300.

1.2 样品电化学性能测试

在室温下,将样品和导电石墨、乙炔黑、PVDF按质量比90∶2∶2∶6在 N⁃甲基吡咯烷酮(NMP)溶液中充分搅拌混合均匀,然后涂覆在铝箔集流体上,经110℃干燥10 h后,切成直径为15 mm的圆形极片。最后在充满高纯氩气的手套箱中将正极极片、金属锂负极、隔膜和电解液组装成CR2016型扣式电池。电解液为1 mol/L的LiPF6。采用欣威测试仪进行充放电性能测试,充放电电压为2.75~4.25 V。在荷兰IVIUM电化学工作站上测试电化学阻抗。

2 结果与讨论

[2]Xiaobo Zheng, Xinhai Li, Zhixing Wang, et al.Investigation and im⁃provement on the electrochemical performance and storage characteris⁃tics of LiNiO2⁃based materials for lithium ion Battery[ J].Electro⁃chimica Acta, 2016,191:832-840.

  

图1 不同温度热处理样品XRD图谱

表1列出了不同温度热处理后样品的晶胞参数。从表1可以看出,随着热处理温度增加,晶胞参数acc/a值变化不大,可见热处理温度对样品层间距影响不大,表明Al2O3几乎没有进入本体材料内部。可见,1%Al2O3表面修饰后热处理温度对LiNi0.9Co0.1O2结构几乎没有影响。

 

表1 不同温度热处理后样品的晶胞参数

  

热处理温度/℃ a/nm c/nm c/a 450 0.288 0 1.416 1 4.917 550 0.287 9 1.416 6 4.920 650 0.287 8 1.416 3 4.921 750 0.287 7 1.416 5 4.924

图2是不同温度热处理后样品的扫描电镜照片。从图2可以看出,Al2O3修饰且热处理后,所得样品仍然保持为球形状态,一次颗粒团聚体之间的边界清晰可见,大颗粒表面较洁净。表明随着热处理温度升高,Al2O3修饰对形貌影响不大。

  

图2 不同温度热处理样品SEM照片

 

(a) 1样品; (b) 2样品; (c) 3样品; (d) 4样品

图3和表2是不同温度热处理后样品的电化学性能。

  

图3 样品电化学性能

 

表2 不同温度热处理后样品电化学性能

  

热处理温度/℃首次充电容量/(mAh·g-1)首次放电容量/(mAh·g-1)首次库伦效率/%50次循环容量保持率/%450 192.1 151.5 78.9 79.7 550 195.3 162.1 83.0 81.0 650 216.5 178.4 82.4 88.1 750 203.6 168.6 82.8 81.1

由图3和表2可以看出,Al2O3表面修饰后,随着热处理温度升高,首次放电容量先增加后减少,650℃热处理样品的放电量最大;首次库伦效率在热处理温度高于550℃后变化不大;50次循环之后容量保持率先增加后减小,650℃热处理样品的容量保持率最大。这可能是因为热处理温度升高,材料表面Al2O3修饰层更稳定,但温度太高,材料表面生成无活性的LiAlO2。综合考虑,650℃热处理样品的电化学性能最好。

图4是不同温度热处理后样品首次充放电后的电化学阻抗图(EIS)。由图4可以看出,所有样品EIS曲线相似,均由1个半圆弧和1条斜线构成,在高频区出现的近似半圆表示活性离子穿过EIS膜界面的电阻,低频区域出现的斜线表示活性离子在材料颗粒内部的扩散形成的 warburg电阻[14-16]。 通过比较可知,随着热处理温度升高,活性离子穿过EIS膜界面的电阻先减小后增加,650℃热处理样品的活性离子穿过EIS膜界面时电阻最小。这可能是因为热处理温度升高,材料表面Al2O3修饰层更稳定,但温度太高,材料表面生成无活性的LiAlO2,界面层更致密,不利于活性离子通过。

[1]夏书标,张英杰,董 鹏,等.细化颗粒固相法合成锂离子电池正极材料LiNi0.80Co0.15Al0.05O2及其结构和电化学性能研究[J].高校化学工程学报, 2015,29(2):425-431.

  

图4 样品电化学阻抗谱

3 结 论

[3]田 君,金 翼,官亦标,等.高电压正极材料在全固态锂离子电池应用中的展望[J].科学通报, 2014,59(7):537-550.

参考文献:

目前,很多风场的单桩基础结构中,电缆管开始从基础内部延伸到法兰面位置,目的是为了方便安装与方便电缆保护,也避免了由于电缆管加强不当而产生的涡激振动现象。但在钢管桩上开口,在局部位置产生了应力集中,开口位置的疲劳强度问题将变得尤为重要。电缆从单桩基础底部进入钢管桩内侧的基本形式如图6所示。

图1是不同温度热处理后样品的XRD图谱。由图1可知,所有产品均无杂相峰出现,衍射峰位置一致,且具有六方晶系的 α⁃NaFeO2 结构[11-13]。 图 1 显示,所有样品的主强峰为(003),次强峰为(104),1~4样品的 I(003)/I(104)值分别为 1.79、1.78、1.83 和1.80,可见不同温度热处理后样品的 I(003) /I(104)值变化不大,且阳离子混排程度都很小,表明Al2O3包覆后没有提高阳离子混排程度;(006)与(102)峰、(108)与(110)峰分裂明显,说明样品都具有良好的层状结构。

在水溶液体系中,制备了1%Al2O3修饰的镍基正极材料LiNi0.9Co0.1O2,研究了热处理温度对正极材料电化学性能的影响。结果表明,1%Al2O3修饰后没有改变正极材料的结构和形貌,650℃热处理后正极材料具有最佳的电化学性能,首次放电容量为178.4 mAh/g,库伦效率为82.4%,0.5C倍率下50次循环后的容量保持率为88.1%。

[4]安洪涛.全球锂离子电池正极材料产业发展分析[J].矿冶工程,2015,35(6):149-152.

社会工作者用于给予病人的金钱犹如药物对于医生一样——是治疗中颇具价值的援助措施。如果没有社会工作者来管理金钱和提供其他方式的帮助,或者是没有医生开具的处方药物和提供的其他治疗,单纯是药物或是金钱本身,情况要远比不足够更加糟糕。社会工作者最主要的训练需求是发现、识别、研究和处理问题。

[5]张英杰,彭程万里,周友元.掺杂Al和Zr对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料晶体结构和电化学性能的影响[J].矿冶工程,2017,37(2):116-120.

[6]李伟伟.废旧正极材料溶胶⁃凝胶自蔓延燃烧法制备LiNi0.5Co0.2⁃Mn0.3O2的研究[J].矿冶工程, 2017,37(4):117-119.

[7]常照荣,齐 霞,吴 锋,等.镍系锂离子电池正极材料的合成工艺及改性研究[J].材料导报, 2006,20(5):92-96.

学校成立由主要领导担任负责人的创新创业教育指导委员会,负责创新创业的指导、孵化、实践和培育。创指委的具体事务包括协调学校双创教育的教学改革、课程建设、师资培养、项目管理、竞赛组织、基地建设、学生活动和咨询服务等,制定双创教育的实施规范或评价标准,组织创新创业师资培训、学术研讨和信息交流等工作。

压疮是局部组织长期受压引发持续缺氧、缺血及营养不良从而导致组织溃烂坏死,是临床较为常见的并发症。心血管呼吸内科患者病程漫长,且好发人群为老年人,其本身合并其他疾病,且病情具有进行性恶化趋势,患者需长期住院进行治疗,使心血管呼吸内科患者合并压疮的风险增大,故患者压疮的预防具有重要意义[1]。临床为提高心血管呼吸内科患者的治疗效果,降低压疮发生率,寻找患者发生压疮的危险因素,同时给予患者必要的护理措施干预和风险评估量表对患者进行有效的评估,对患者预后意义重大[2]。因此,本研究笔者就改良压疮风险评估量表在心血管呼吸内科患者压疮护理中的应用展开分析报道,旨在为临床提供指导。

本研究采用探索性因子分析方法来验证结构效度。首先需要对数据进行KMO样本测量和Bartlett球体检测来判断问卷是否适合做因子分析。一般KMO值在0.8以上,Bartlett球形检验的显著水平(Sig.)<0.05表明可以做因子分析,本研究问卷的KMO 测量值>0.8,同时Bartlett球体检测的显著性概率<0.05,因此适合做因子分析。KMO和Bartlett的检验结果见表3。

[10]Huang Youyuan, Chen Jitao, Cheng Fuquan, et al.A modified Al2O3coating process to enhance the electrochemical performance of Li( Ni1/3Co1/3Mn1/3 ) O2and its comparison with traditional Al2O3 coating process[J].J Power Sources, 2010,195(24):8267-8274.

[11]杜 柯,黄金龙,胡国荣,等.梯度包覆镍酸锂材料 Li[Ni0.92⁃Co0.04Mn0.04]O2的合成与研究[J].无机化学学报, 2013,29(5):1031-1035.

[8]陈道明,李媛媛,吴益鑫,等.Al2O3包覆锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的改性研究[J].材料导报B研究篇,2016,30(4):6-12.

[12]夏书标,张英杰,董 鹏,等.细化颗粒固相法合成锂离子电池正极材料LiNi0.80Co0.15Al0.05O2及其结构和电化学性能研究[J].高校化学工程学报, 2015,29(2):425-431.

[13]Yue H, Zhi⁃xing W, Xin⁃hai L, et al.Synthesis of Ni0.8Co0.1Mn0.1⁃(OH)2precursor and of LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2cathode material electrochemical performance for lithium batterie[J].Trans Nonferrous Met Soc China, 2015,25:2253-2259.

本文在写法上跟《童年的味道》有异曲同工之妙,小朋友们可以自行比较、学习。小朋友们还可以想一想:小作者的童年跟她爸爸的童年有什么不一样?

[14]庄全超,徐守冬,邱祥云,等.锂离子电池的电化学阻抗谱分析[J].化学进展, 2010,22(6):1044-1057.

[15]Lin Y K, Lu C H.Preparation and electrochemical properties of layer structured LiNi1/3Co1/3Mn1/3-yAlyO2[J].Journal of Power Sources,2009,189(1):353-358.

侧吹浸没式燃烧熔池熔炼工艺(SSC技术)在有色金属工业已有较多成功生产实践,富氧侧吹煤粉熔融还原工艺具有工厂建设投资省、金属回收率高、产品成本低、资源综合利用水平高、综合能耗低、作业环境优良等优点。该技术可扩展应用在以下几个方面:①铜渣处理,用于制备含铜不锈钢的铁铜合金原料;②含铬原料的处理,与红土镍矿搭配制备特种不锈钢原料;③其他不发热的含铁、镍、铬等二次固废的高温火法熔融处理和有价金属的回收。

[16]Savut Jan S, Nurgul S, Shi X Q, et al.Improvement of electrochemical performance of LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2cathode material by graphene nanosheets modification[J].Electrochim Acta, 2014,149:86-93.

目前中小河流治理缺乏对河流系统性作用的重视。中小河流治理应遵循自然演变规律,该弯则弯,设计多样化的水流结构及河道形状,尽可能采取复式断面,并尽量利用植物根系的锚固作用进行整治,为河流沿岸动植物生存提供栖息地,同时也为河流系统间能量流动提供基础平台,为河流水质自然净化提供基础保障。

 
李伟伟
《矿冶工程》 2018年第02期
《矿冶工程》2018年第02期文献

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息 粤ICP备2023046998号