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不同形貌的三元材料SEM图
3 锂化配比
锂化配比会影响材料的倍率性能,在低倍率下(C/12)条件下影响并不明显,但随着充放电倍率的增大,高锂化配比的样品倍率性能明显好于低锂化配比的样品,这主要是由于高锂化配比材料具有较高的电子电导率。
4 煅烧气氛
研究者通过在氧气和空气两种不同的煅烧气氛下对三元材料的倍率性能进行了研究,研究结果显示,低倍率情况下,煅烧气氛的影响并不明显,但随着倍率的上升,氧气气氛下煅烧的材料倍率性能优于空气煅烧的材料,这主要是由于氧气气氛减少了材料的阳离子混排,从而使材料具有较好的倍率性能。
三、影响三元材料游离锂的两大因素
游离锂是指三元材料表面的锂的氧化物、氢氧化物及碳酸盐等。由于锂的化合物(氧化锂、碳酸锂、氢氧化锂) 为碱性,游离锂离子含量升高,会使材料PH值升高,使粉体更容易受潮吸水;强碱性也容易使黏结剂PVDF出现团聚现象,使电池浆料黏度增大甚至出现凝胶状,材料无法进入下一段工序。
三元材料的游离锂主要和材料的锂化配比、煅烧制度有关。一般情况下,锂化配比越高,材料表面的游离锂含量越高;而煅烧温度越高,煅烧时间越长,单钵煅烧量越少,则材料表面残留的游离锂越少。
四、影响三元材料比表面积的两大因素
三元材料的比表面积主要影响电池制备过程中的正极材料调浆过程,大比表面积材料容易吸水,需要控制调浆环境水分,不然产生浆料黏度大、分散不易、颗粒团聚快、过筛易堵住筛网、涂布颗粒多等问题。
影响材料比表面积的因素主要有三元材料的粒度分布以及一次单晶大小。
1 粒度分布
由SEM图可以看出,产品a和产品b的一次单晶大小基本一致,二次球的形貌也基本相同,但产品a的Dmin为0.77µm,产品b的Dmin为4.17µm,这点粒度分布上的差别,使产品a的比表面积几乎是产品b的两倍。
不同粒度分布的三元材料SEM图
三元材料粒度分布的控制方法:(1)严格控制前驱体的粒度分布;(2)严格控制三元材料成品粉碎和分级工序的工艺参数。
2 一次单晶
有些三元材料的粒度分布基本相同,但比表面积却有差异,这是需要查看三元材料的单晶大小是否有差异,由SEM图可以看出,样品a的单晶大于3µm,最大的10µm左右,而样品b的单晶只有500nm左右,单晶大的产品比表面积要小。
不同一次单晶的三元材料SEM图
另外,当三元材料成品中杂质(硫酸根、表面游离锂等)含量超标,还需要进行水洗工序,以去除这些超标杂质,但样品水洗后,比表面积会变大很多,但是变大的数据无规律可循。
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