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噴霧干燥-碳熱還原法制備的正極材料提高電池的綜合性能

閱讀:1153      發(fā)布時間:2020-2-6
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采用噴霧干燥-碳熱還原法制備的LiFePO4/C粉體材料具有*的微觀形貌,是噴霧干燥前驅體由分散均勻的、粒徑10微米左右的皺紋狀前驅體顆粒組成。

 

在噴霧干燥過程中,霧化的液滴進入干燥室后,隨著溶劑的蒸發(fā),當液滴表面溶質的濃度達到其臨界飽和濃度時,通過成核生長形成外殼,同時殼內溶液的迅速蒸發(fā),形成空心球形顆粒。然后,隨著干燥塔內溫度降低,顆粒內部氣壓減小,同時由于碳黑的存在,導致殼的強度降低而塌陷,形成皺紋狀顆粒。在碳熱還原階段,隨著前驅體顆粒溫度的上升,碳黑顆粒包覆在LiFePO4表面形成200~700nm的初顆粒,使球殼上產(chǎn)生孔隙。而形成的初級顆粒在范德華力和靜電作用下,保持了原有的球形結構,它們之間的堆積孔隙則形成微孔。

 

這種*的微觀結構,使材料具有更大的比表面積,能夠讓正極材料與電解液充分接觸,有利于擴大Li離子的擴散面積,增大Li離子的脫嵌速率,解決了LiFePO4擴散系數(shù)小的問題。在后期電池制備過程中,這種球形結構呈現(xiàn)出優(yōu)異的流動性和分散性,表面易涂覆等特點,沒有明顯的掉粉現(xiàn)象,具有良好的操作性。說明采用噴霧干燥-碳熱還原法制備的多孔隙球形LiFePO4/C正極材料,不僅以3價Fe為原料降低了生產(chǎn)成本,碳熱還原提供的還原氣氛有利于保持二價Fe的穩(wěn)定,提高產(chǎn)物純度,而且多余的還原劑碳作為成核劑阻礙了晶粒的聚集長大,控制了產(chǎn)物的形貌,有利于電解液的滲透和Li離子的脫嵌,提高材料的綜合性能。

 

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