【本刊精选】《锂源及烧结条件对三元材料电化学性能影响》

201903期刊载了湖南海利锂电科技股份有限公司汪永斌先生的文章“锂源及烧结条件对三元材料电化学性能影响”

该文章主要内容：采用高温固相两次烧结法，以氢氧化锂和碳酸锂为锂源制备了性能优良的三元正极材料（LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂），研究表明以氢氧化锂低温制备的材料其综合电性能表现更加优异。在室温25 ℃，高电压范围3.0～4.45 V下，扣式电池1 C放电比容量达到171 mAh/g，400次充放电循环，容量保持率达到91%。

该文主要值得注意的要点：

1）锂源及烧结条件会直接影响制备材料的物化特性。

2）采取适宜烧结条件以氢氧化锂为锂源制备的材料性能表现更为优异。

摘抄该文部分内容如下：

三元正极材料（LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂），由于具有高电压、高比能量密度、良好循环性能以及低廉价格等优点，迅速占领了锂离子动力电池正极材料市场^[1-2]。高镍三元正极材料如523、622、811和NCA，对烧结条件要求随着镍含量的提升而趋于苛刻；提高充电截止电压会对材料的循环稳定性和安全性能提出严峻挑战^[5-6]。

以不做改性并提高材料容量和循环性能为前提，采用不同锂源和两段烧结的方法制备了LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂，着重研究所制材料样品在高电压下（3～4.45 V）的容量和循环性能，探究不同烧结条件对性能影响程度，为进一步改进LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂循环稳定性和加快实际应用奠定理论基础。

1 材料制备

按照Li和M化学计量比为1.01～1.12， M为前驱体中Ni、Co、Mn总量，将赣锋锂业产锂源和邦普循环产三元前驱体投入转速为50 r/min斜式混料机混合均匀。

烧结分两次进行。第一次，混合材料置于烧结炉内，在空气气氛中，以3 ℃/min的速度升温至700 ℃，保温10 h后，开始降温，控制降温速率为5 ℃/min，降至室温后，取出烧结后物料，经过破碎研磨，过325目筛。第二次，经过过筛的粉料置于烧结炉内，在空气气氛中，以3 ℃/min的速度升温至800～950 ℃，保温12 h后，开始降温，控制降温速率为5 ℃/min，降至室温后，取出烧结后物料，经过破碎研磨，过325目筛，得到LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂正极材料。

2 材料表征

使用日本岛津X射线衍射仪分析样品物相，CuK a靶辐射，扫描范围10°～90°，扫描速度2 (°)/min，管电压40 kV，管电流300 mA。采用扫描电镜观察样品的微观形貌。使用Malvern3000型激光粒度仪分析样品的粒度分布。采用智能振实密度仪测试样品的振实密度，每分钟振动300次，总共振动3 000次，样品质量为500 g。使用pH计测试样品的pH值。

3半电池制作及电化学性能测试

将所制备的正极材料、导电炭黑和聚偏氟乙烯按质量比90∶5∶5混合，加入适量N-甲基吡咯烷酮，然后以小型真空搅拌机充分搅拌4 h，得到稀稠度适当的活性浆料，用小型流延自动涂膜烘干机在铝箔上均匀涂覆并烘干，将所得极片冲制成直径为12 mm的小圆片，压片后在80 ℃下继续烘干4 h。在高纯氩气保护的手套箱中，组装成2025型扣式电池。

采用蓝电CT2001A型电化学测试仪进行充放电测试，高电压范围为3～4.45 V。组装完成的电池在室温25 ℃下，静置24 h后，首先采用0.1 C倍率，活化充放电三次，然后在1 C倍率下进行循环充放电测试。

4 结果与讨论

4.1材料结构表征

对两种锂源所制备的三元材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂，分别进行了XRD表征，如图1所示。

4.2 材料形貌表征

不同锂源制备的三元材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的SEM形貌如图2和图3所示，两种方法制备的材料，其晶粒边界清晰，小单晶的二次团聚颗粒为球形。样品颗粒都比较均匀，平均粒径10 μm左右。相比之下，以氢氧化锂制备的材料，其形状更加规整。