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鈷酸鋰正極材料及其制備方法、鋰離子電池與流程

937   編輯:中冶有色網(wǎng)   來源:英德市科恒新能源科技有限公司  
2023-10-10 14:27:12
1.本發(fā)明屬于電池領(lǐng)域,具體涉及一種鈷酸鋰正極材料及其制備方法、鋰離子電池。 背景技術(shù): 2.自從1991年以來鋰離子電池成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,由于其具有高能量密度、生產(chǎn)便利、循環(huán)利用次數(shù)高、工作溫度范圍較廣、無記憶效應(yīng)以及污染小等特點(diǎn),在手機(jī)、筆記本電腦等3c數(shù)碼市場(chǎng)、無人機(jī)市場(chǎng)、電動(dòng)工具等市場(chǎng)具有廣泛的運(yùn)用。隨著時(shí)代和技術(shù)的發(fā)展,消費(fèi)者對(duì)3c數(shù)碼等設(shè)備的小型化、續(xù)航能力、便攜性和安全性等性能提出了更高的要求,鋰離子電池的能量密度、容量及循環(huán)性能面臨更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。 3.鋰離子電池在恒流放電過程一般會(huì)經(jīng)歷三個(gè)階段:(1)從充電截止電壓開始放電到中值電壓的初期放電階段,該階段由于正負(fù)極電勢(shì)差較高,因而放電較快,容量損失速率較高;若充電電壓過高,鋰離子大量脫嵌,將導(dǎo)致材料發(fā)生不可逆相變,材料結(jié)構(gòu)發(fā)生崩塌,嚴(yán)重影響材料的循環(huán)性能;同時(shí)在放電過程中,由于正極材料結(jié)構(gòu)的破壞,大量的鋰離子無法正常地嵌入層狀結(jié)構(gòu)中,從而在電解液中還原和沉降,形成鋰枝晶,造成容量損失,同時(shí)鋰枝晶的生長(zhǎng)可能刺破隔膜,導(dǎo)致電池發(fā)生短路,引發(fā)安全問題;(2)電池處于中值電壓并緩慢下降的中期放電階段,該階段正極與負(fù)極電勢(shì)差逐漸降低,離子遷移速率保持相對(duì)穩(wěn)定,放電曲線中呈現(xiàn)近似平臺(tái)的形狀,是一個(gè)相對(duì)平緩慢速的放電過程,持續(xù)時(shí)間在總體放電時(shí)間中占據(jù)主要組成部分;(3)從中值電壓到放電截止電壓的快速放電階段,該階段正負(fù)極電勢(shì)差逐漸趨于0,最終達(dá)到電化學(xué)平衡,為鋰離子電池恒流放電的末期階段。綜上所述,鋰離子電池在恒流放電的過程中存在一個(gè)較為平緩、近似平臺(tái)的放電階段,該階段對(duì)鋰離子電池容量發(fā)揮為主要貢獻(xiàn)。 4.目前主流手機(jī)制造廠商,出于對(duì)鋰離子電池安全性能以及循環(huán)性能的考慮,將關(guān)機(jī)電壓設(shè)置在3.4v,并認(rèn)為從100%soc開始放電,截止至3.4v的這部分容量才是“有效容量”。雖然國(guó)內(nèi)手機(jī)廠商在計(jì)算標(biāo)稱容量時(shí),一般是計(jì)算從100%soc截止到3.0v的容量,但目前已經(jīng)開始逐步遵循國(guó)外知名手機(jī)廠商算法,更看重放至3.4v的容量,將100%soc放電至3.4v和3.0v的容量之比稱為正極材料的平臺(tái)率性能。 5.目前市場(chǎng)上的常規(guī)容量型鈷酸鋰正極材料壓實(shí)密度可達(dá)到4.1g/cm3,粒度分布中d50范圍在16.0~19.0μm之間,屬于大顆粒的范疇。這種尺寸的顆粒,其內(nèi)部離子擴(kuò)散路徑較長(zhǎng),導(dǎo)致鋰離子擴(kuò)散困難,倍率性能下降,
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