Wie wird das ternäre Anodenmaterial von Lithium-Ionen-Batterien hergestellt?

In Bezug auf die industrielle Herstellung und Massenproduktion von Materialreihen für lithium-ionen-batterien werden in diesem Artikel hauptsächlich verwandte Synthesemethoden und technische Mittel für Anodenmaterialien vorgestellt. Im Vergleich zu den anderen drei Hauptmaterialien sind die industriellen Produktionsschritte von Anodenmaterialien mehr als die anderen, und die Synthesemethoden sind relativ kompliziert. Die Kontrolle der Temperatur, der Umgebung und des Verunreinigungsgehalts ist ebenfalls streng. Die Hauptanodenmaterialien sind Lithiumkobaltit, Lithiummanganit, lithiumeisenphosphat, ternäre Materialien usw. Da die derzeitige hohe Energiedichte der batteriepositiven Elektrodenmaterialien unterschiedliche Anteile an ternären Materialien aufweist, wird dieser Artikel mit ternären Materialien beginnen und einführen die industriellen Produktionsmethoden von Materialien.

Der Ursprung ternärer Materialien:

Die ternären Materialien können als die erste Dotierungsforschung in den 1990er Jahren angesehen werden, wie die Dotierung von LiCoO2, LiNiO2 usw. und die Untersuchung der Dotierung von Co in LiNiO2 zur Bildung von Kathodenmaterialien der LiNi1-xCoxO2-Serie Ende der 1990er Jahre. Forscher haben Studien zur Dotierung von Mg, Al und Mn in LiNi1-xCoxO2 durchgeführt. Französisch Saft-LiNi1-x-yCoxAlyO2 und LiNi1-x-yCoxMgyO2, aber das frühe Li (Ni, Co, MN) O2 klärte den Reaktionsmechanismus nicht und wendete die geeignete Herstellungsmethode an. Zu Beginn des 21. Jahrhunderts verwendeten Ohzuku aus Japan und Kanada JRDahn aus Kanada eine Reihe von Li (Ni, Co, Mn) O2-Verbindungen, die durch Hydroxidfällung hergestellt wurden. Unter diesen ist Nickel das wichtigste elektrochemisch aktive Element, und Mangan garantiert die strukturelle Stabilität und thermische Stabilität des Materials. Kobalt spielt eine unersetzliche Rolle bei der Verringerung der elektrochemischen Polarisation und der Verbesserung der Geschwindigkeitseigenschaften des Materials. Ternäre Materialien haben eine hohe spezifische Kapazität, eine gute Zyklusleistung, eine stabile Struktur, zuverlässige Sicherheit und moderate Kosten. In der Grundlagenforschung des Labors wurden keine offensichtlichen Mängel des Materials festgestellt.

Aus der Entwicklungs-Roadmap des positiven Elektrodenmaterials ist auch ersichtlich, dass die Entwicklung des ternären Materials eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Energiedichte der gesamten Leistungsbatterie spielt.

Synthesemethode für ternäre Materialien:

Zeigen Sie zunächst die thermische Stabilität verschiedener Materialien. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass mit zunehmendem Nickelgehalt die thermische Stabilität des gesamten positiven Elektrodenmaterials abnimmt und es notwendig ist, einen Gleichgewichtspunkt in Bezug auf Leistung und Sicherheit zu finden und die Energiedichte nicht blind zu verwenden, um unsichere Materialien aufzutragen.

Die vorherigen Abbildungen zeigen lediglich den Prozessablauf des ternären Materials und der Zwischenkontrollpunkte. Natürlich ist auch der Vorläufer eines guten ternären Materials sehr wichtig. Der Synthesevorgang des Vorläufers wird nachstehend kurz vorgestellt.

Zunächst wird eine bestimmte Konzentration der Metallionen-Mischlösung gemäß dem stöchiometrischen Verhältnis angeordnet. Eine bestimmte Konzentration einer Ammoniak-Alkali-Mischlösung, die als Fällungs- und Komplexbildner verwendet wird, und das Reaktionsgefäß werden kontinuierlich Stickstoffgas ausgesetzt, um die Reaktion durchzuführen. Zusammengesetzter Niederschlag, der durch Einstellen des pH-Wertes der Lösung erzeugt wird. der Vorläufer wurde direkt nach dem Filtrieren, Waschen und Vakuumtrocknen erhalten. Es beinhaltet die Auswahl von Fällungsmitteln, die Verwendung von Komplexbildnern, die Wahl des Zufuhrmodus, die Kontrolle der Reaktionsatmosphäre usw.

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