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電池三元材料回收 |
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1：三元鎳鈷錳材料一般是指鎳鈷錳酸鋰LiNi1-x-yCoxMnyO2。該材料存在三元協(xié)同效應(yīng)，其電化學(xué)性能優(yōu)于任何單一材料，綜合了LiCoO2的循環(huán)穩(wěn)定性，LiNiO2的高比容量以及LiMn2O4的熱穩(wěn)定性、安全性和價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)
2：提高三元鎳鈷錳材料中鎳含量可以提高材料的可逆嵌鋰容量。但是容易發(fā)生陽(yáng)離子混排現(xiàn)象，隨著鎳含量的增加材料的鎳鋰混排越嚴(yán)重，使材料發(fā)生不可逆的容量損失。
3：引入鈷可以提高材料的電子電導(dǎo)率，減弱離子混排現(xiàn)象，穩(wěn)定材料層狀結(jié)構(gòu)，提升材料的倍率及循環(huán)穩(wěn)定性。合理調(diào)節(jié)三元材料中的比例得到性能優(yōu)化的三元材料是鋰離子電化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和。
1：鋰離子電池通過(guò)Li+在正、負(fù)極間的嵌入和脫出反應(yīng)實(shí)現(xiàn)電能和化學(xué)能的轉(zhuǎn)換。Li+嵌入和脫出的可逆程度越高且對(duì)主體結(jié)構(gòu)的影響越小，材料具有越好的循環(huán)性能。
2：正極材料晶體結(jié)構(gòu)發(fā)育越好，即結(jié)晶度高，越有利于Li+擴(kuò)散，材料電化學(xué)性能也就越好。相反，結(jié)晶性能不好或含有雜相對(duì)材料的電化學(xué)性能影響較大
3：不同的形貌及顆粒粒度分布會(huì)影響材料振實(shí)密度及壓實(shí)密度，決定材料的體積能量密度。
4：一般情況下，材料粒徑越大、振實(shí)密度越小、比表面積越小，越不利于Li+在材料中的脫出和嵌入。所以，控制材料的微觀形貌與粒度可以提高三元材料的性能。
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鎳鈷錳三元系材料的化學(xué)計(jì)量比及分布均勻程度對(duì)材料的合成及電化學(xué)性能影響很大。
深入研究鎳鈷錳的配比對(duì)制備出電化學(xué)性能穩(wěn)定的材料具有決定性意義?；瘜W(xué)計(jì)量比的偏離及元素分布不均勻都會(huì)導(dǎo)致材料中出現(xiàn)雜相。除上述影響因素外，三元材料的殘堿、pH、單晶顆粒大小、鋰鹽種類、水分、雜質(zhì)等對(duì)材料的電化學(xué)性能也有很大影響。
Li等采用高溫固相反應(yīng)制備出球形顆粒良好的三元層狀氧化物L(fēng)iNi0.5Co0.2Mn0.3O2。以Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2 和Li2CO3為原料，配鋰量為1.06。
Hua等采用混合氫氧化物共沉淀的方法制備出具有層狀結(jié)構(gòu)的Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驅(qū)體?？疾炝朔磻?yīng)過(guò)程pH的控制對(duì)顆粒結(jié)構(gòu)、形貌、粒度分布、振實(shí)密度的影響。
X射線衍射光譜法測(cè)試結(jié)果中分裂的(006, 102)和(108, 110)特征峰說(shuō)明材料具有層狀結(jié)構(gòu)。透射電子顯微鏡法測(cè)試結(jié)果表明在共沉淀反應(yīng)過(guò)程中(001)晶面為擇優(yōu)取向。
電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明前驅(qū)體的層狀結(jié)構(gòu)決定LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的電化學(xué)性能。燒結(jié)處理方案為經(jīng)過(guò)500℃預(yù)燒結(jié)5h，空氣氛圍中再經(jīng)過(guò)960℃燒結(jié)12h得到樣品。
三元材料，是一種層狀化合物，脫鋰后的熱穩(wěn)定性不夠理想，容易引起失氧和相變。而且在200℃左右材料就會(huì)分解，發(fā)生熱失控。
如何提高三元材料的安全性，簡(jiǎn)單說(shuō)幾點(diǎn)比較重要的：從三元材料本身來(lái)講，進(jìn)行陶瓷氧化鋁的包覆，控制Ni的含量在合理的范圍，其次在和電池體系中其他材料的配合上也要下功夫研究，例如電解液添加劑的匹配，陶瓷隔離膜的選擇等。
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