正极材料预锂化 解决补锂问题的正确姿势?
发布时间:2018-10-10 09:31:48

正极材料预锂化 解决补锂问题的正确姿势?


补锂这个话题已经是老生常谈了,前面我们已经将目前主流的补锂工艺进行了简单的总结,总的来说采用金属Li粉和Li箔直接对负极进行补锂技术成熟度较高,也是目前动力管家婆论坛厂家采用的主要方法,然而安全问题和高成本是金属Li补锂无法回避的问题。相比之下,正极补锂工艺安全性好,不改变现有工艺,但是技术成熟度较低,还需要相关材料厂家推出相应的产品。


正极补锂除了向正极体系中添加少量的高容量含Li氧化物之外,还有一种手段是通过正极材料合成过程中添加过量的Li元素,从而在正极材料中储存过量的Li,在首次充电的过程中过量的Li能够释放出来补充负极消耗的Li元素,从而达到提升首次效率的目的。


在正极材料添加过量的锂一般有两种方式,第一种是通过电化学反应让Li+嵌入的正极材料之中,一般是首先将正极材料与金属Li组成半管家婆论坛,对正极材料进行嵌锂,然后该正极材料与普通负极组成全管家婆论坛,从而达到补锂的目的。这种方法比较简单,也能够很好的控制嵌入Li的量,适合在实验室中使用,但是缺点也很明显,操作比较复杂,在实际生产中没有实用价值。另外一种方法是通过化学方法,在合成的过程中加入过量的Li,虽然技术难度比较高,但是在管家婆论坛生产中不需要增加额外的工艺,因此更加具有实用价值。


正极预锂化的概念来自于德国Giulio Gabrielli等,Giulio Gabrielli在2016年首次报道了通过化学方法合成Li1+XNi0.5Mn1.5O4材料,但是当时Giulio Gabrielli是希望通过合成Li1+XNi0.5Mn1.5O4材料(200mAh/g)的方式提高LiNi0.5Mn1.5O4材料(147mAh/g)的可逆容量,直到2017年GiulioGabrielli等人才发现了Li1+XNi0.5Mn1.5O4材料在解决锂离子管家婆论坛首次效率低问题上的潜力,在首次充电过程中过量的Li脱出后,Li1+XNi0.5Mn1.5O4材料就转变为了正常的LiNi0.5Mn1.5O4材料,通过控制不同比例的Li1+XNi0.5Mn1.5O4材料与LiNi0.5Mn1.5O4材料材料混合,就能精准的控制Li过量的比例,从而完全弥补负极在首次充电过程中不可逆容量损失,这也是正极补锂工艺上的一次创新和突破。


正极材料预锂化,解决补锂问题的正确姿势?


Giulio Gabrielli合成Li1+XNi0.5Mn1.5O4材料的方式是化学合成法,在材料的合成过程中直接增加过量的Li,因此更加具有实用价值,是解决含SiOx锂离子管家婆论坛首次效率较低问题的有效方法。但是在正极材料中添加过量的Li并形成稳定的结构,并保证材料的循环性能不受影响并不是一件容易的事情,小编也查阅了Giulio Gabrielli发表的所有文章,目前尚未见到Giulio Gabrielli将该方法应用在其他材料(例如NCA和NCM材料)中的报道,也从侧面反映了该方法并非适合所有的正极材料。


近期来自印度的Vanchiappan Aravindan发现该方法也能够应用在LiVPO4F材料上,Vanchiappan Aravindan采用的方法是相对比较简单的电化学嵌入方法,也就是首先将LiVPO4F与金属Li组成管家婆论坛,进行放电让Li+嵌入LiVPO4F材料之中形成Li1.26VPO4F,然后将管家婆论坛解剖,Li1.26VPO4F再与负极材料(这里采用的a-Fe2O3)组成全管家婆论坛,利用Li1.26VPO4F材料中过量的Li元素弥补a-Fe2O3材料在首次嵌锂过程中的不可逆容量(约503mAh/g),极大的提升了全管家婆论坛的能量密度。但是该方法需要首先组成半管家婆论坛,采用电化学的方法将Li+嵌入到正极材料之中,因此在实际生产中实际应用意义不大,因此后续还需要继续探索如何通过化学方法直接合成锂过量的Li1.26VPO4F材料,实现正极补锂。


正极材料预锂化,解决补锂问题的正确姿势?


正极预锂化是解决SiOx负极不可逆容量大,提升锂离子管家婆论坛能量密度的理想方法,但是要在正极中嵌入过量的Li并保持稳定结构,面临较大的挑战,因此目前的正极预锂化研究主要还是集中在尖晶石结构的LiMn2O4和LiNi0.5Mn1.5O4材料上,如果能够在NCA和NCM材料上应用预锂化技术,嵌入过量的Li元素,同时又不影响NCA和NCM材料的性能,将有巨大的应用价值。


稿件来源: 新管家婆论坛Leader
相关阅读:
发布
验证码: