鑭元素摻雜鋰電池正極材料

近些年來,國內的新能源汽車、電動汽車數量猛增,隨之而來的是汽車火災事故常常發生,目前動力電池的安全問題已經成為很多媒體輿論關注的焦點。國內外企業是利用怎樣的方法提高鋰電池安全性能呢?其中有利用稀土鑭元素進行摻雜鋰電池正極材料,提高電池充放電的穩定性。

鋰電池圖片

萬傳雲等採用固相法,將電解MnO2、LiCO3、La(NO3)3H2O為原料,低量摻雜合成LiMxM2-xO4(x=0.02)。XRD分析,加入稀土元素La的產物與不摻雜的產物相比,晶胞參數減小,胞發生收縮,其有利於電池充放電的穩定性。同時也提高了電化學反應的可逆性。但均降低了材料的初始容量。與摻雜稀土元素Pr和Sm相比,原子半徑最大的摻雜的初始放電容量最低,下降18.6%。

彭忠東等採用固相反應法合成了具有尖晶石結構的鋰錳氧化合物,對其進行了鑭等多種稀土元素的單元摻雜修飾。實驗結果表明,摻雜後的材料充電電壓在4.08V和4.2V,放電電壓4.00V和3.88V,有較高的可逆容量與良好的迴圈性能。

J.Tu等以碳酸鋰,電解二氧化錳、醋酸鑭為原料的混合研磨,750℃下煆燒20h,固相法合成LiLa0.01Mn1.99O4。研究了鑭元素的摻雜量的對性能的影響,實驗結果證明,當鑭摻雜品質分數為1%時,既能很好的保護尖晶石的結構,又能有效的改善電池迴圈性能,減緩電極阻抗的增加,300次充放電迴圈後保持90.5%的容量,且平均容量大於110mAh/g。

稀土鑭元素除了可以摻雜鋰電池正極材料外,還能複合聚氧化乙烯製備固態電解質。

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