发布日期:2025-01-10 13:00 点击次数:153
研究背景
锂离子电池以其高能量密度、高转换效率、长循环寿命等显著特性,在电动汽车、航天飞行器、可变电子器件等领域得到了广泛应用。与此同时,日益深入的应用场景也促使LIBs向着更高的能量密度和更长的寿命方向发展。而正极材料直接决定了锂离子电池的性能。三元材料综合了Ni、Co、Mn的优点,在正极材料中具有更大的潜力获得比容量、功率密度、能量密度更高的电池。但随着三元材料中镍含量的增加和钴含量的降低,LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM 811)面临着循环稳定性差、安全性降低的挑战。为了解决这些问题,包覆方法被认为是一种很有前途的提高三元材料性能的技术。目前国内外对二氧化钛包覆NCM材料的制备进行了一定研究,但仍未研究出一种操作简单、成本低、更容易灵活控制NCM的粒度和形状的方法。
成果简介
近日,天津大学机械学院杜青教授教授研究了利用纳米TiO2包LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2制备出高电化学性能的三元锂电池。通过采用草酸共沉淀法和无水乙醇湿包覆法制备了纳米TiO2包覆NCM811正极材料,并研究不同包覆量下制备出的三元正极材料的性能。最终发现利用纳米TiO2包覆方法可以减弱制备过程中的团聚现象和颗粒分散,从而提高氧化还原反应的可逆性,降低电池的阻抗和稳定的循环性能。并且,当纳米TiO2包覆量为1.5%时,电池性能最佳,氧化还原峰差为0.083 V,第一次循环库仑效率为95.98%。循环后,正极材料粒度过大会加速团聚现象,导致循环性能降低。这一工作有利于锂电池的电极设计。此工作以“Fabricationof high electrochemical performance Ternary lithium battery using LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2with nano-TiO2 coating ”为题,发表在Applied Energy 上。
研究亮点
1.采用草酸共沉淀法和湿法包覆法制备三元材料。
2.相对少量的纳米TiO2包覆会减少阳离子混合现象。
3.表面包覆的方法会减弱NCM811材料的团聚现象。
4.适当的包覆量为1.5%,可获得最佳电池性能。
5.循环后,包覆材料尺寸的增加是性能下降的主要原因。
图文导读
在这项工作中,作者提出了一种利用草酸共沉淀法和无水乙醇湿法包覆的方法制备出纳米TiO2包覆NCM811正极材料。然后,研究了不同包覆量下制备的三元正极材料的性能。
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