鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:864次 | 2019年05月10日
簡(jiǎn)述動(dòng)力電池三元材料合成方法
隨著總氨濃度的提高,原先生成的細(xì)小沉淀物顆粒也更易于溶解并在大顆粒表面再次沉淀析出,使得大顆粒粒徑不斷長(zhǎng)大、光滑。在多組元的共同沉淀體系中,pH值的控制十分重要。因?yàn)閴A一氨水混合溶液是不斷加入的,同時(shí)又有絡(luò)合反應(yīng)的發(fā)生,使pH值比較難控制,另外含有Mn的氫氧化物中容易形成錳氧化物,當(dāng)溫度高于600C時(shí)和pH值增加到某一范圍,錳的氫氧化物不沉淀而優(yōu)先生成錳的氧化物。
當(dāng)堿過(guò)量和有氧存在時(shí)也易形成某種錳的氧化物。所以pH值的控制對(duì)于合成元素均勻分布的三元前驅(qū)體也是十分重要的。楊平‘zz1在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),當(dāng)pH=8時(shí),一次顆粒粒徑很小,團(tuán)聚成的二次顆粒球形度差,輪廓模糊;隨著pH值的升高,沉淀產(chǎn)物的一次顆粒粒徑逐漸增大,團(tuán)聚成的二次顆粒更加致密,球形度也更好,但pH>11后,沉淀產(chǎn)物一次顆粒粒徑大大減小,整個(gè)顆粒更加密實(shí)。當(dāng)總氨濃度[NH3]r=0.5mol.L-1時(shí),體系中鎳、鈷離子的總濃度在8
因此,在8<pH<10范圍內(nèi),共沉淀體系的過(guò)飽和度隨pH值的上升而不斷減小,晶體成核速率變慢,晶體生長(zhǎng)速率則加快,所得晶粒尺寸不斷增大;而10
控制體系的pH=ll時(shí),沉淀產(chǎn)物形貌單一,球形度好,粒度分布窄,振實(shí)密度高,有利于提高正極材料的電化掌性能。Y-KSuri[25]小組的研究工作認(rèn)為pH值的主要影響共沉淀產(chǎn)物的粒度和形貌。他們將pH值由11增加到12時(shí),(Nil/3C01/3Mnlr3)(OH):二次粒子的粒度降低。pH值為11時(shí),粒度大約為lOhan的球形粉體,但分布不均勻,pH=11.5時(shí),粒度減小形成類球形粉體,當(dāng)pH值為12時(shí),粉體粒度繼續(xù)減小。對(duì)于這三種不同樣品,它們的振實(shí)密度隨pH值的增加而減小’由1.79降為l.llg.cm-3。
反應(yīng)時(shí)間會(huì)影響共沉淀產(chǎn)物的粒徑大小和形貌,而這些因素又直接影響著產(chǎn)品的堆積密度。沉淀晶體的形成是需要通過(guò)一定時(shí)間濃度的積累,隨著料液的不斷加入,開(kāi)始時(shí)生成的晶核上由于不斷沉積料液,慢慢地長(zhǎng)大,如果反應(yīng)時(shí)間不夠長(zhǎng)的話很有可能導(dǎo)致晶核停止生長(zhǎng),結(jié)晶不完全。晶體的生成和晶體的長(zhǎng)大都是需要一定時(shí)間的,而且,結(jié)晶條件不同,所需的時(shí)間也是有差別的。反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短不僅影響產(chǎn)品的堆積密度而且也會(huì)對(duì)顆粒的結(jié)晶情況產(chǎn)生較大的影響。
當(dāng)反應(yīng)時(shí)間較短時(shí),顆粒較小,沉淀顆粒結(jié)晶性不好(有可能以膠體形式存在),或者球形度較差,粒度分布也較寬,不同顆粒的粒徑相差比較懸殊,由大量的小顆粒存在’此時(shí),晶體的結(jié)晶致蜜程度相對(duì)較差。隨著反應(yīng)時(shí)間的增加,沉淀顆粒逐漸長(zhǎng)大,并且顆粒大小也趨于均一,粒度分布變窄,只有少量過(guò)大或過(guò)小的粒子存在,顆粒的形狀也基本上為球形或橢球形,晶體的結(jié)晶致密程度也隨之提高。但是當(dāng)反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),沉淀顆粒的粒徑分布開(kāi)始有變寬的趨勢(shì),所以如果再增加反應(yīng)時(shí)間的話,對(duì)產(chǎn)品的形貌不會(huì)再有大的提高,而對(duì)粒度分布而言,則向不好的趨勢(shì)發(fā)展。