一种用于锂离子电池的高性能电极材料
随着汽车制造商向电动汽车发展的趋势,可以预期锂离子电池将会有一个巨大的市场,然而电池的能量密
度和功率密度需要继续改进。还需要用那些基于丰度更高、更为环境友好的材料来替代目前通用的高价的锂钴
氧化物阴极材料。
韩国汉阳大学能源工程系和意大利罗马萨皮恩乍大学(University of Rome Sapienza)化学系的研究小组,
相信他们已经开发出了可以满足要求的高性能电极材料,该小组采用一种稳定的高性能Sn-C阳极与形态和结构
被优化的Li[Ni0.45Co0.1Mn1.45] O4 阴极组合。该阴极是共沉淀法制造的,采用化学计量比例的
高纯的NiSO4·6H2O, CoSO4·7H2O和 MnSO4·5H2O 作为起始原料,合成[Ni0.225Co0.05Mn0.725](OH)2。
浓度为2.4mol/L的起始材料水溶液被泵送入一个氮气保护的连续搅拌反应器中,同时分别加入NaOH(4.8mol/L)
水溶液和需要量的NH4OH溶液。溶液的浓度、pH、温度和搅拌速度需要仔细控制。前体化合物
[Ni0.225Co0.05Mn0.725](OH)2粉末经过滤、洗涤、过夜干燥制得。以摩尔比1∶2将制得的前体化合物
[Ni0.225Co0.05Mn0.725](OH)2 与LiOH混合,在850℃空气下进行热处理20hr。在组装整个锂离子电池之前,
Sn-C阳极需通过表面处理被前锂化。这是将电极与由电解质溶液润湿的锂箔直接接触180min来完成的。
该小组表示实验证明Sn-C阳极可以在锂电池中运行几百个循环,而不会引起能力衰退,充放电效率接近
100%。在首次循环中当电极达到稳定态行为之后不可逆容量为63%,稳定的可逆容量约为500mAh/g。
在锂电池中由锂锰尖晶石制备的阴极的响应受到颗粒大小和存在的掺杂金属的强烈影响。研究小组认为用
Ni和Co掺杂LiMn2O4尖晶石,以微米级颗粒大小和一定的金属比例制备阴极,预期能提供高工作电压和高速率
能力。(星莹)