鋰離子電池兩種知名的正極材料，鎳鈷錳三元材料和磷酸鐵鋰常被業(yè)內(nèi)人士進(jìn)行對(duì)比，有時(shí)甚至上升到“對(duì)決”的關(guān)系。然而，筆者近日發(fā)現(xiàn)一篇極具獨(dú)創(chuàng)性的文獻(xiàn)，其中研究的是鎳鈷錳三元材料和磷酸鐵鋰復(fù)合之后的性能。這兩者的“復(fù)合”效果會(huì)咋樣呢?在揭開(kāi)謎底之前，我們首先來(lái)了解一下作者。這篇發(fā)表在《電源技術(shù)》上的文獻(xiàn)作者是防化研究院的周智勇、張松通、邱景義等五位。

該文獻(xiàn)選擇用物理方法對(duì)Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2和LiFePO4進(jìn)行復(fù)合，以期改善鋰離子電池的電化學(xué)性能。在設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中，分別將兩者以100∶0、70∶30、60∶40、50∶50、40∶60、30∶70、0∶100的質(zhì)量比進(jìn)行混合，球磨一定時(shí)間，混合均勻后與導(dǎo)電劑按照一定的比例進(jìn)行混合，然后加入適量的N-甲基吡咯烷酮(NMP)真空混料制漿，均勻涂覆于集流體鋁箔上，在真空干燥箱中120℃干燥24 h，制得正極極片。然后，在組裝完電池并對(duì)材料進(jìn)行表征之后，得出的結(jié)果分析如下;

材料的結(jié)構(gòu)與形貌分析

兩種材料的結(jié)晶度良好，可形成理想的固溶體。

在均勻混合過(guò)程中，細(xì)小的、分散性較好的LiFePO4顆粒易于分布到Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2的顆?？p隙之間，實(shí)現(xiàn)較好的填充效果，進(jìn)而可增大電池中正極材料的填充量，有利于提高鋰離子電池的比能量。

不同配比的復(fù)合對(duì)電化學(xué)性能的影響

1、相對(duì)于單一的LiFePO4，兩者復(fù)合材料的放電容量有顯著的提升。

不同配比復(fù)合正極材料的循環(huán)曲線

2、隨著Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料的放電容量逐漸提高，且循環(huán)性能也優(yōu)于單一材料。

3、當(dāng)Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2和LiFePO4的質(zhì)量比為7∶3時(shí)制備的復(fù)合電極5次循環(huán)伏安(CV)曲線的重合度最高，說(shuō)明此時(shí)復(fù)合材料的極化程度是所有配比里最小的。

不同配比復(fù)合正極材料的 CV 曲線

4、當(dāng)Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2和LiFePO4的質(zhì)量比為7∶3時(shí)所制備的復(fù)合電極相對(duì)于其他的配比應(yīng)會(huì)表現(xiàn)出更好的循環(huán)性能。

不同配比復(fù)合正極材料的交流阻抗圖

5、當(dāng)Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2和LiFePO4質(zhì)量比為7∶3時(shí)電池的初始放電比容量為150.7mAh/g，循環(huán)60次后的放電比容量為147.6 mAh/g，容量保持率達(dá)到97.96%;平均工作電壓為3.72 V(vs.Li+/Li)，顯著高于LiFePO4的3.40 V(vs.Li+/Li)的放電電壓平臺(tái)。

小結(jié)

通過(guò)鎳鈷錳三元材料與磷酸鐵鋰兩種材料的復(fù)合，電極反應(yīng)過(guò)程中電荷傳遞的電阻得到了改善，電池的比能量得到了較好的保持，循環(huán)穩(wěn)定性也有了一定的提高。

參考文獻(xiàn)

周智勇，張松通，邱景義，等.鎳鈷錳三元材料—磷酸鐵鋰復(fù)合及性能研究[J].電源技術(shù)，2016，40(11): 2107-2109.

文章來(lái)源：粉體網(wǎng)