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锂离子电池电极材料材料表面包覆研究现状

时间:2019-09-19 21:10来源:毕业论文
针对锂离子电池充放电过程中的体积效应,热效应,稳定性等原因,研究人员发现表面包覆是一种能够改进上述问题的简便有效的方法。该方法是在电极材料材料表面包覆一层薄而稳定

针对锂离子电池充放电过程中的体积效应,热效应,稳定性等原因,研究人员发现表面包覆是一种能够改进上述问题的简便有效的方法。该方法是在电极材料材料表面包覆一层薄而稳定的阻隔物,使电极材料与电解液分隔开,可有效提高材料热稳定性,结构稳定性,循环性和倍率充放电性。包覆方法主要有两类。一,包覆电极薄膜,该法很难对所有粒子进行均匀包覆,包覆方法如射频磁控溅射法,等离子化学气相沉淀法,脉冲激光沉积法等,目前对薄膜电极包覆方法较为昂贵,且不易于大量制备。二,此法优点,所有粒子均可以被包覆,但是粒子之间的接触和电极的电子电导率会受到影响。此法操作比较简单,易于执行,十分适合大量生产。39200
包覆电极材料包覆方法如化学沉淀法,溶胶-凝胶法,表面活性剂法,微乳液法。
化学沉淀法是利用化学方法直接将在材料表面沉淀物质,主要适用于金属氢氧化物和磷酸铝等细小的晶体,Cho等[41]先用柠檬酸络合法制备出微米级LiCo0.94Fe0.06VO4,然后用湿化学法在其表面包覆一层氧化铝,用作电极材料表明其有良好的循环性。此法在溶液中易生成胶状物质,包覆均匀性很难达到理想状态。论文网
溶胶凝胶法是利用含高化学活性组分的物质作为反应前驱体,在液相条件下将原料进行混合,并进行水解,缩合等化学反应,有溶液中形成稳定的透明溶胶体系,缓慢聚合,形成三维空间网状结构,经处理去掉流动性的溶剂和非体系物质,从而得到产物。Zheng等[42]用溶胶凝胶法制备出SiO2包覆的Li1.03Mn1.97O4,将该方法制备出的材料用于锂离子电池电极材料,实验表明包覆材料的循环稳定性更好。但此法原料价格较贵,且使有大量有机溶剂,易污染环境。 源¥自%六:维;论-文'网=www.lwfree.cn
表面活性剂法是利用表面活性剂的亲水基团和疏水基团的独特性质,通过静电作用与电极材料吸附在一起。如Jaephil Cho等[43]用两性的表面活性剂在LiCoO2表面包覆上LiMn2O4粒子,实验过程中的PH控制较为严格。在等电点上连接在LiCoO2表面的凝胶体表面活性剂-COOH成-COO-,与LiMn2O4表面和-OH发生脱水反应,从而使LiMn2O4包覆在LiCoO2表面。此法中加入的表面活性剂可能会破坏电池的电化学性能。
微乳液方法一般在油包水的水核内进行,由于不同水核内的晶核或粒子之间物质交换受阻,易于得到可以控制的粒子尺寸,Liu等[44]将LiNO3和Co(NO3)2的混合溶液滴加到环已烷和酚聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂(NP9)的混合物中制备得到微乳液,将上述制得微乳液缓慢加入到LiMn2O4中,经反应后,烘干,煅烧可以制备出LiMn2O4表面包覆上LiCoO2,此法制备出的包覆层比较均匀。
包覆电极材料的物质主要有无机氧化物,无机盐,单质,导电聚合物等。
无机氧化物包括金属氧化物,锂硼氧化物玻璃,二氧化硅等。无机盐包括各种锂盐,磷酸铝等。单质主要包括银粒子,碳膜等。导电聚合物主要包括各种聚吡咯(PPy),聚苯胺(PAN),聚二甲基二丙烯氯化铵(PDDA)等。
随着石墨烯材料的开发与利用,石墨烯材料被广泛应用于包覆材料,实验研究表明,石墨烯是一种相当完美的包覆材料,石墨烯的优异的导电性能,能够改善金属氧化物的导电性问题,石墨烯的优秀的机械性能,能够够减缓金属氧化物充放电过程中的体积效应,阻止金属氧化物颗粒团聚和破碎。 锂离子电池电极材料材料表面包覆研究现状:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20190919/39590.html
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