System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种高电压高比容钴酸锂正极材料及其制备方法技术_技高网

一种高电压高比容钴酸锂正极材料及其制备方法技术

技术编号:40224623 阅读:5 留言:0更新日期:2024-02-02 22:29
本发明专利技术公开了一种高电压高比容钴酸锂正极材料的制备方法,包括以下步骤:(1)纳米钴源前驱体的制备;(2)共掺杂钴酸锂正极材料的制备。利用本发明专利技术的方法,可以有效提高钴酸锂材料充电电压与能量密度,利用本方法制备的复合高压钴酸锂正极材料具有高的充电截止电位,高的倍率性能与循环容量保持率,制备高压钴酸锂复合材料有效改善了电极与电解液的接触状态,促进了界面处锂离子的扩散。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于正极材料制备,具体涉及一种高电压高比容钴酸锂正极材料及其制备方法


技术介绍

1、锂离子电池作为一种清洁能源的存储载体,凭借其环境友好、低成本等优点受到了广泛关注,高能量密度锂离子电池是储能领域的重要发展方向。目前,锂离子电池的能量密度主要受到正极材料的制约,开发高电压、高比容量的正极材料至关重要。钴酸锂(licoo2,lco)具有高的压实密度及理论比容量,然而在实际应用时的充电电压仅有4.2v。提高充电电压可以为lco正极带来更高的能量密度,但高的截止电压(>4.45v)会导致不可逆相变以及层状结构崩塌等问题,对锂离子电池的循环寿命以及安全性产生较大影响。因此,想要进一步提升以lco作为正极材料的电池能量密度以及电化学性能,通过改性策略优化电极材料已成为必经之路。

2、为了稳定正极材料的初始结构,元素掺杂已被证明是改善lco正极材料电化学性能最有效的方法之一,进一步探索掺杂材料与结构稳定性之间的关系具有重要意义。对lco进行元素掺杂改性后,正极材料的带隙、电荷分布以及晶格常数等物理性质都可能会发生很大变化。这些变化因素可以降低缺陷浓度,抑制结构演变,增强li+扩散并使材料保持理想的电化学窗口。迄今为止,已经将各种元素引入lco框架中从而获得更好的性能,例如mg[1-3]、ni[4,5]、al[6-8]、cu[9]、mn[10,11]、ti[12]、zr[13]、fe[14]和w[15]。

3、纳米化:尺寸和形貌控制在影响正极材料的电化学性能方面也起着重要作用。在此方面,科研人员试图研究具有不同微/纳米结构形貌的lco正极材料,以探索它们在高电压下实现更好电化学性能的潜力[16-18]。纳米化的其中一个目的是通过对材料颗粒尺寸的控制从而缩短锂离子和电子的扩散路径,提高整体的离子和电子电导率。另一方面,纳米尺寸的电极材料保证了与电解液的充分接触,能够有效促进比容量的释放,从而提高倍率性能。然而,粒径的不断减小并不能持续改善lco的性能。okubo等人通过水热法合成了几纳米至几十纳米的lco纳米颗粒,并对不同颗粒大小lco的电化学性能进行了探究[19]。结果表面尺寸过小的纳米颗粒会在其表面引起更严重的副反应,循环性能普遍下降,当lco的粒径小于15nm时,它将不再适用于正极材料。

4、参考文献:

5、[1]huang y,zhu y,fu h,et al.mg-pillared licoo2:towards stable cyclingat 4.6 v[j].angewandte chemie international edition,2021,60(9):4682-4688.

6、[2]kim h j,jeong y u,lee j-h,et al.crystal structures,electricalconductivities and electrochemical properties of lico1-xmgxo2(0≤x≤0.11)[j].journal of power sources,2006,159(1):233-236.

7、[3]reddy m v,jie t w,jafta c j,et al.studies on bare and mg-dopedlicoo2 as a cathode material for lithium ion batteries[j].electrochim acta,2014,128:192-197.[4]li w,erickson e m,manthiram a.high-nickel layered oxidecathodes for lithium-based automotive batteries[j].nature energy,2020,5(1):26-34

8、[5]janek j,zeier w g.a solid future for battery development[j].natureenergy,2016,1(9):16141.

9、[6]myung s t,kumagai n,komaba s,et al.effects of al doping on themicrostructure of licoo2 cathode materials[j].solid state ionics,2001,139(1):47-56.

10、[7]xie m,hu t,yang l,et al.synthesis of high-voltage(4.7 v)licoo2cathode materials with al doping and conformal al2o3 coating by atomic layerdeposition[j].rsc advances,2016,6(68):63250-63255.

11、[8]teranishi t,yoshikawa y,yoneda m,et al.aluminum interdiffusioninto licoo2 using atomic layer deposition for high rate lithium ion batteries[j].acs applied energy materials,2018,1(7):3277-3282.

12、[9]kim j,kang h,go n,et al.egg-shell structured licoo2 by cu2+substitution to li+sites via facile stirring in an aqueous copper(ii)nitratesolution[j].journal of materials chemistry a,

13、2017,5(47):24892-24900.

14、[10]luo d,li g,yu c,et al.low-concentration donor-doped licoo2 as ahigh performance cathode material for li-ion batteries to operate between-10.4 and 45.4℃[j].journal of materials chemistry,2012,22(41):22233-22241.

15、[11]liu a,li j,shun r,et al.synthesis of mg and mn doped licoo2 andeffects on high voltage cycling[j].journal of the electrochemical society,2017,164(7):a1655.

16、[12]cho w,song j h,lee k w,et al.improved particle hard本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高电压高比容钴酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据如权利要求1所述的高电压高比容钴酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤1)中NaOH水溶液的浓度为3-6mol·L-1。

3.根据如权利要求1所述的高电压高比容钴酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤1)中静置1-3h。

4.根据如权利要求1所述的高电压高比容钴酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤3)中用去离子水洗涤3-5次。

5.根据如权利要求1所述的高电压高比容钴酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤a中过量1-10%的锂源用于补偿固相烧结中Li的损失。

6.根据如权利要求1所述的高电压高比容钴酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤b中所述的分散剂为乙醇。

7.根据如权利要求1所述的高电压高比容钴酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤c中将玻璃瓶放入超声波清洗机中超声时间为30min。

8.根据如权利要求1所述的高电压高比容钴酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤c中将玻璃瓶放入超声波清洗机中超声,随后放入超声波细胞破碎仪中持续10min,从而分散掺杂元素,超声完成后,将玻璃瓶放入匀浆机,设置2000r·min-1,运行5-10min,使样品充分混合均匀。

9.根据如权利要求8所述的高电压高比容钴酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,所述超声波细胞破碎仪设置40%功率,开5s,关1s。

10.根据如权利要求1所述的高电压高比容钴酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤d中升温速率为1-5℃·min-1。

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【技术特征摘要】

1.一种高电压高比容钴酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据如权利要求1所述的高电压高比容钴酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤1)中naoh水溶液的浓度为3-6mol·l-1。

3.根据如权利要求1所述的高电压高比容钴酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤1)中静置1-3h。

4.根据如权利要求1所述的高电压高比容钴酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤3)中用去离子水洗涤3-5次。

5.根据如权利要求1所述的高电压高比容钴酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤a中过量1-10%的锂源用于补偿固相烧结中li的损失。

6.根据如权利要求1所述的高电压高比容钴酸锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤b中所述的分散剂为乙...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴孟强王峋李际洋张明
申请(专利权)人:电子科技大学长三角研究院湖州
类型:发明
国别省市:

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