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利用锆酸锂包覆对正ob欧宝体育官网入口进行改性

2015-03-12

我们只有对正ob欧宝体育官网入口做到知其所然和知其所以然,才能够有的放矢。下面我们一起来看一下:利用锆酸锂包覆对正ob欧宝体育官网入口进行改性。
  正ob欧宝体育官网入口材料因具有储量资源丰富、环境友好、价格低廉、良好的热稳定性、适宜的充放电平台、容易制备等优点受到越来越多研究者的关注,成为当前最具前景的锂离子电池正极材料之一。然而,受制于其在高温(55oC以上)下较差的循环性能,正ob欧宝体育官网入口正极材料尚未得到大规模的工业化应用。研究表明,导致这一现象的主要原因为Jahn-Teller效应,电解液中锰的溶解,工业化生产原料纯度较低。针对正ob欧宝体育官网入口正极材料的缺点,本文做了以下四点研究:首先使用FeF3·3H2O对正ob欧宝体育官网入口合成原料MnSO4·H2O进行除杂,制备高纯硫酸锰;其次,用高纯硫酸锰、硫酸铝和碳酸钠为沉淀剂,利用共沉淀法合成具有良好球形形貌的高端正ob欧宝体育官网入口;然后,对正ob欧宝体育官网入口进行Al掺杂改性,利用共沉淀法合成球形LiAlxMn2-xO4材料;最后,利用锆酸锂包覆对正ob欧宝体育官网入口进行改性,合成锆酸锂包覆的球形正ob欧宝体育官网入口材料。正ob欧宝体育官网入口
  基于FeF3·3H2O中的氟离子可以沉淀溶液中的钙、镁离子,铁离子可以与钾、钠离子生成易沉淀的硫酸配盐,多余的铁离子水解形成的Fe(OH)3具有显著的絮凝效果,因此将FeF3·3H2O作为一种新型硫酸锰除杂剂,通过调整溶液的pH值,使钙、镁、钾、钠离子先后沉淀,从而分离普通硫酸锰中较难分离的钙、镁、钾、钠离子。除杂后的高纯硫酸锰产品中,钙、镁、钾、钠离子含量均低于100ppm,铁离子含量低于10ppm,得到的产品可以达到电池级或电子级锰基原料生产所需的高纯硫酸锰对钙、镁、钾、钠离子纯度的要求。
  以高纯硫酸锰和碳酸钠为沉淀剂,氨水为络合剂,利用共沉淀法合成了具有良好球形形貌的碳酸锰前驱体,并对反应中的pH值、搅拌速率、温度、氨的浓度四个条件进行了讨论。之后将前驱体与碳酸锂混合、煅烧,合成了球形度良好的高端正ob欧宝体育官网入口。测试结果表明,合成的高端正ob欧宝体育官网入口振实密度高,首次放电容量和循环性能均有明显优势。以高纯硫酸锰、硫酸铝和碳酸钠为沉淀剂,氨水为络合剂,利用共沉淀法合成了具有良好球形形貌的LiAlxMn2-xO4系列材料并对其电化学性能进行了研究。研究表明分子式为LiAl0.06Mn1.94O4的材料具有最好的高温循环稳定性能。在55oC、1C倍率条件下,该样品100次充放电后的放电容量仍有113.9mAhg1,容量保持率高达97.0%。
  以锆酸锂为包覆层,成功合成了锆酸锂包覆的球形正ob欧宝体育官网入口。实验结果表明基于锆酸锂良好的锂离子传导性和化学惰性,以锆酸锂为包覆层可有效阻止电解液中HF对锰的溶解,同时不阻碍锂离子的嵌入/脱出过程。电化学测试表明包覆量为3wt.%的材料具有最好的常温和高温电化学性能,25oC,1C倍率条件下,首次放电容量为126.7mAhg1,100次充放电后容量保持率为99.0%;55oC,1C倍率条件下,首次放电容量为129.5mAhg1,100次充放电后容量保持率为90.2%,并且电荷转移阻抗Rct值仅为34.2,均优于未包覆正ob欧宝体育官网入口材料。
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