单晶,高丰富的LiNi_0.9Co_0.055Mn_0.045O₂阴极材料:喷雾热解合成和粒径调节

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.

背景情况:

• 富含的多层氧化物正极材料 (LiNi_xCo_yMn_zO₂,x ≥0.9) 为离子电池 (LIB) 提供高容量和低成本.
• 传统的合成方法 (共降,sol-gel) 是复杂的,对环境不友好,导致差的均性和性能不稳定性.
• 挑战包括在连续生产和实现高性能LIBs所需材料性能方面的困难.

研究的目的:

• 开发一种新的,环保的合成路径,用于单晶,高丰富的阴极材料.
• 优化喷雾热解法,以产生具有增强性能的LiNi_0.9Co_0.055Mn_0.045O₂ (NCM90) 的方法.
• 研究合成参数对NCM90.0.的形态,结构和电化学性能的影响.

主要方法:

• 单晶NCM90阴极材料的合成,使用一种新的喷雾热解技术.
• 引入烧结后的回火步骤以控制颗粒大小,将其从0.31μm增加到0.81μm.
• 在各种喷雾热解,烧结和回火条件下对材料特性 (形态,结构,电化学) 的全面分析.

主要成果:

• 在800°C的最佳喷雾热解,在800°C的烧结和在650°C的化,产生了高性能NCM90.
• 实现了225.7 mAh的初始放电容量.
• 已证明50周期容量保留率为84.5%,表明稳定性有所改善.

结论:

• 喷雾热解提供了一个可行的,可扩展的替代方案,用于合成LIBs的先进阴极材料.
• 化过程对于提高颗粒大小和电化学性能至关重要.
• 优化的合成条件为开发下一代高性能离子电池提供了途径.