穩定性比較 采用碳酸鋰制備的三元材料,放電比容量達到165mAh/g,400次循環,容量保持率達到86%左右,而采用氫氧化鋰所制備的三元材料,放電比容量達到171mAh/g,400次循環,容量保持率達到91%。從整個循環過程來看,以氫氧化鋰為鋰源的材料循環曲線更為平滑穩定;以碳酸鋰為鋰源的材料約350次循環后容量衰減逐漸加快。 燒結溫度比較 燒結是制備三元正極材料的關鍵步驟,燒結溫度直接影響材料的容量、效率和循環性能,對材料表面殘留鋰和材料pH值的影響也較為明顯。 研究表明以氫氧化鋰為鋰源時,只需低溫燒結就可以得到性能優異的材料;而以碳酸鋰為鋰源時,燒結溫度要達到900℃以上,才能得到性能穩定的材料。隨著循環次數增加,以氫氧化鋰為鋰源所制備的材料循環曲線更加平滑,充放電性能更加穩定。 通過以上比較,我們可以看出作為三元正極材料的鋰源中氫氧化鋰要優于碳酸鋰,但實際上生產三元正極材料一般用的是碳酸鋰,這是為什么呢?氫氧化鋰的鋰含量波動比碳酸鋰大,且氫氧化鋰腐蝕性強于碳酸鋰,若無特殊情況,三元正極材料生產廠家都傾向于使用含量穩定且腐蝕性弱的碳酸鋰。 所以碳酸鋰要勝出了嗎?并沒有。 普通的三元正極材料更傾向于用碳酸鋰作為鋰源,而高鎳三元正極材料卻更適合用氫氧化鋰。這是因為①高鎳三元材料要求燒結溫度不宜過高,否則影響倍率性能。制備高鎳三元材料要求燒結溫度適中,NCM811需要燒結溫度至少控制在800℃以下、NCM90505需要控制在740℃左右。 另外碳酸鋰的熔點為720℃,而單水氫氧化鋰的熔點僅為471℃,在燒結過程中熔融的氫氧化鋰可與三元前驅體更均勻、充分的混合,從而減少表面鋰殘留,提升材料的放電比容量。采用氫氧化鋰和較低的燒結溫度還可減少陽離子混排,提升循環穩定性。相比之下,碳酸鋰的燒結溫度往往需達到900℃以上才能得到性能穩定的材料,難以作為高鎳三元材料的鋰源。 現在結果已經十分明了了,如果是普通的三元正極材料,選碳酸鋰作為鋰源即可。如果是高鎳三元正極材料則要選氫氧化鋰作為鋰源。 |