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纳米氧化铝掺杂提高四元高镍NCMA正极材料的循环稳定性
浏览: 发布日期:2021-01-23
高容量的富镍层状LiMO2(M = Ni, Co, Mn和Al)是理想的电动汽车电池正极材料。然而,富镍正极有化学和结构不稳定性,缩短了其使用寿命。当充电至高电压时,高度脱锂的正极由于应变遭到破坏,在正极颗粒中产生微裂纹。微裂纹是富镍层状正极容量快速衰减的主要原因,因为它使正极内部大部分表面暴露在电解质中,导致氧析出,并促进绝缘的类NiO岩盐层的形成。因此,富镍正极材料要有机械稳定性,并且即使在高荷电状态下也不出现严重的微裂纹。由于微裂纹是由颗粒中局部应变累积而成核的,因此可以通过调控微观结构来抑制局部应变的增加,原料晶粒细化、初始颗粒形状调整、掺杂等方法可以有效减缓高荷电状态下内部应变的发展,从而抑制循环过程中微裂纹的形成。其中,构建氢氧化物前驱体成分梯度是优化正极颗粒微观结构的一种有效手段。
合肥中航纳米生产的纳米氧化铝粉ZH-Al2O3-20N,微观形貌为针状条形,比表面积大,纯度高(99.99%)掺杂到电池材料中,细长的一次颗粒组成,这些一次颗粒从球形次级颗粒中心呈放射状排列。这种独特的组织结构有效地抑制了高荷电状态下微裂纹的形成和扩展,且能够耐受电解液的侵蚀,从而抑制表面降解。细长一次颗粒的径向排列使四元高镍NCMA正极通过均匀收缩有效地消除了由相变引起的晶界处内应变,纳米氧化铝粉的一次颗粒独特的细长结构改善了其机械稳定性并抑制了循环过程中微裂纹的形成。此外,四元高镍NCMA正极一次颗粒侧面主要为(001)面,可耐受电解质侵蚀,从而限制了表面降解。纳米氧化铝掺杂可进一步提高四元高镍NCMA正极的循环稳定性。
合肥中航纳米生产的高纯度大比表面积纳米氧化铝粉、纳米氧化锆粉、纳米氧化钇粉、纳米氧化镧粉等纳米氧化物粉体,可以用于LCO/LLZO/NCA/NCMA锂电池材料上,目前与国内几家钴酸锂和三元电池材料企业配套试验通过,进行大批量供货的阶段,欢迎有兴趣的厂家来厂考察交流。