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喷雾干燥-碳热还原法制备的正极材料提高电池的综合性能

点击次数:54 发布时间:2020/2/6
提 供 商: 来亨科技(北京)有限公司 资料大小:
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采用喷雾干燥-碳热还原法制备的LiFePO4/C粉体材料具有独特的微观形貌,是喷雾干燥前驱体由分散均匀的、粒径10微米左右的皱纹状前驱体颗粒组成。

 

在喷雾干燥过程中,雾化的液滴进入干燥室后,随着溶剂的蒸发,当液滴表面溶质的浓度达到其临界饱和浓度时,通过成核生长形成外壳,同时壳内溶液的迅速蒸发,形成空心球形颗粒。然后,随着干燥塔内温度降低,颗粒内部气压减小,同时由于碳黑的存在,导致壳的强度降低而塌陷,形成皱纹状颗粒。在碳热还原阶段,随着前驱体颗粒温度的上升,碳黑颗粒包覆在LiFePO4表面形成200~700nm的初颗粒,使球壳上产生孔隙。而形成的初级颗粒在范德华力和静电作用下,保持了原有的球形结构,它们之间的堆积孔隙则形成微孔。

 

这种独特的微观结构,使材料具有更大的比表面积,能够让正极材料与电解液充分接触,有利于扩大Li离子的扩散面积,增大Li离子的脱嵌速率,解决了LiFePO4扩散系数小的问题。在后期电池制备过程中,这种球形结构呈现出优异的流动性和分散性,表面易涂覆等特点,没有明显的掉粉现象,具有良好的操作性。说明采用喷雾干燥-碳热还原法制备的多孔隙球形LiFePO4/C正极材料,不仅以3价Fe为原料降低了生产成本,碳热还原提供的还原气氛有利于保持二价Fe的稳定,提高产物纯度,而且多余的还原剂碳作为成核剂阻碍了晶粒的聚集长大,控制了产物的形貌,有利于电解液的渗透和Li离子的脱嵌,提高材料的综合性能。

 

 
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