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解析固相法合成贝斯特bst2222正极材料的过程

来源:贝斯特娱乐LARGE    2011-08-12 15:39:00    点击量:51

什么是固相法合成锂电正极材料?比如锂锰氧化物,即将锂盐(如LiCO3、LiNO3、LiOH·H2O等)与锰盐[如MnCO3、Mn(NO3)2等]或锰的氧化物(如电解MnO2、Mn2O3、Mn3O4等)经一定方式研磨混合后,于高温下长时间烧制,直接发生固相反应而成。其特征是将固体原料混合物以固态形式直接反应。为了保证足够的反应速率,必须将固体物料加热至750度以上。对于锂锰氧化物的固相合成反应,至少存在锂盐、二氧化锰和锂锰氧化物三种物相。在这种固相混合物之间发生固相反应的过程中,原子或离子需穿过各物相的界面,并通过各物相区,这就形成了原子或离子在多个固体物相中的交互扩散,因此,动力学因素对反应速率起着决定性的作用。
由于在反应中,生成产物LiMn2O4时涉及大量的微观结构重排,其中涉及有关化学键的断裂和重新组合,原子或离子要作相当大距离(原子尺度上)的迁移。因此,需要足够高的温度才能使这些原子或离子扩散到新的反应界面,同时需通过电加热或微波加热来实现高温固相反应。
采用高温固相法,以LieCO3为锂源,化学MnO2(CMD)和电化学Mn02(EMD)为锰源,用乙醇水混合物为分散介质合成尖晶石型正极材料LiMn20。其具体做法是:称取一定比例的LieCO3和MnO2,机械混合研磨,然后加入一定比例的乙醇/水的混合溶液,在搅拌下浸泡24h,得到一种类胶态的混合物,蒸干,在100度下真空干燥2h,研磨成细粉,然后在空气中550度预焙烧数小时,在约650℃焙烧数小时,最后在750度焙烧十多小时,自然冷却即得到样品。
用XRD、BET、TEM和电化学测试对材料进行了表征。结果表明,750℃制备的样品呈良好的尖晶石结构,比表面积分别为约420m/g和220m/g,产物粒度分布均匀,平均粒径为200nm。在4×10 A/cm2和3.0~4.35V条件下恒流充放电,其首次放电容量大于110mA·h/g,效率大于90%,具有较好的循环可逆性。

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