国产黄色视频99,高清无码人妻中出亚洲,制服丝袜综合另类中文字幕,手机无码福利在线观看1000集

掃描關(guān)注微信
知識(shí)庫(kù) 培訓(xùn) 招聘 項(xiàng)目 政策 | 推薦供應(yīng)商 企業(yè)培訓(xùn)證書(shū) | 系統(tǒng)集成/安裝 光伏組件/發(fā)電板 光伏逆變器 光伏支架 光伏應(yīng)用產(chǎn)品
 
 
 
 
 
當(dāng)前位置: 首頁(yè) » 資訊 » 技術(shù) » 正文
 
水系制備富鎳NCA正極的長(zhǎng)循環(huán)性能
日期:2021-06-17   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:simaran_sxj 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
眾所周知,在電池制造過(guò)程中,將制備正極漿料的溶劑由N-甲基-2-吡咯烷酮 (NMP)轉(zhuǎn)換為水能夠大幅降低成本并改善環(huán)境。然而,對(duì)水敏感的正極材料,如富鎳層狀氧化物L(fēng)i(Ni,Co,Al)O2(NCA),在進(jìn)行水處理時(shí)會(huì)導(dǎo)致金屬浸出和表面雜質(zhì)的形成。因此,NCA正極材料的表面保護(hù)對(duì)于成功實(shí)施水系電極制造工藝十分重要。磷酸鋰涂層保護(hù)能夠顯著提升NCA的防水能力,但涂層厚度太大也會(huì)造成電荷轉(zhuǎn)移電阻過(guò)高,因此必須對(duì)涂層厚度進(jìn)行優(yōu)化,以同時(shí)實(shí)現(xiàn)較好的防水效果和較低的電荷轉(zhuǎn)移電阻。

工作簡(jiǎn)介

近日,德國(guó)弗勞恩霍夫硅酸鹽研究所的Guinevere A. Giffin團(tuán)隊(duì)通過(guò)使用噴霧干燥工藝進(jìn)行磷酸鋰表面涂層,從而保護(hù)對(duì)水敏感的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2(NCA) 顆粒。該涂層增強(qiáng)了NCA的防水能力,顯著減少了有害表面雜質(zhì)的形成。因此,水系制造工藝制備的磷酸鋰涂層NCA 和石墨負(fù)極組裝的全電池表現(xiàn)出良好的長(zhǎng)循環(huán)性能,在1C下,循環(huán)730圈后仍有80%的容量保持率和約130 mAh g-1的容量。相關(guān)研究成果以“Long-Term Cycling Performance of Aqueous Processed Ni-Rich LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 Cathodes”為題發(fā)表在國(guó)際知名期刊Journal of The Electrochemical Society上。

內(nèi)容詳情

選擇的涂層量為每克NCA對(duì)應(yīng)0.0125 mmol Li3PO4,該比例在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模滴漏工藝上可提供最佳的電化學(xué)性能。噴霧干燥涂層NCA(sd-NCA)顆粒的SEM圖像顯示,涂覆后,樹(shù)莓狀的二次顆粒未團(tuán)聚,說(shuō)明通過(guò)選擇合適的工藝參數(shù),避免了較大團(tuán)聚體的形成。放大圖像顯示,涂層分布相當(dāng)均勻。sd-NCA顆粒的橫截面TEM/EDS分析顯示,可以在sd-NCA體相中檢測(cè)到鎳、鈷和鋁的信號(hào)。在sd-NCA表面可以檢測(cè)到磷的信號(hào),表明成功實(shí)現(xiàn)了涂層。在位置1處磷信號(hào)強(qiáng)度非常強(qiáng),而在位置3處磷信號(hào)強(qiáng)度相對(duì)較弱,表明涂層厚度有一定的變化。但即使在位置1,涂層厚度也小于10 nm,表明涂層非常薄。




圖 1、不同放大倍數(shù)下sd-NCA的SEM圖像 (a-b) 和(c)sd-NCA橫截面的TEM/EDS分析。





圖 2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模 (a)和噴霧干燥(b)路線實(shí)現(xiàn)的磷酸鋰涂層工藝示意圖。

 
將水處理的sd-NCA正極和鋰金屬負(fù)極組裝成軟包電池進(jìn)行電化學(xué)分析。具有sd-NCA和ls-NCA的電池具有相同的平均放電容量和庫(kù)侖效率。sd-NCA電池首圈中的初始過(guò)電位略低于ls-NCA電池。初始過(guò)電位與暴露于水期間形成的表面雜質(zhì)數(shù)量有關(guān)。因此,較低的初始過(guò)電位表明水誘導(dǎo)的表面雜質(zhì)數(shù)量少,因此sd-NCA對(duì)防水保護(hù)有所改善。與人工的滴漏技術(shù)(實(shí)驗(yàn)室規(guī)模)相比,自動(dòng)噴霧干燥過(guò)程可能使NCA表面涂層更完整。此外,噴霧干燥不需要溶劑蒸發(fā)步驟,這加速了涂層形成過(guò)程并減少了正極顆粒與空氣接觸的時(shí)間,避免了活性材料的損壞。例如,通過(guò)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模制備少量的10 g涂層NCA需要大約15分鐘的滴漏過(guò)程加上額外的30分鐘來(lái)蒸發(fā)溶劑。對(duì)于更大的批量生產(chǎn),這個(gè)時(shí)間將進(jìn)一步增加。相比之下,使用噴霧干燥工藝所需的時(shí)間不到5分鐘,且當(dāng)批量生產(chǎn)時(shí),生產(chǎn)速度不會(huì)受到影響。在第二圈中,ls-NCA電池和sd-NCA電池的充放電曲線沒(méi)有顯著差異。雖然sd-NCA電池的初始庫(kù)侖效率 (ICE) 為 84.7±0.1%,但ls-NCA電池的ICE更高 (85.2±0.1%)。這可能與sd-NCA和ls-NCA某些表面特性的差異相關(guān)。低ICE主要?dú)w因于不可逆反應(yīng),例如電解質(zhì)的分解以及固體電解質(zhì)中間相 (SEI) 和正極電解質(zhì)中間相 (CEI) 的形成。然而, ICE在放電過(guò)程中也受到動(dòng)力學(xué)限制的影響。



圖 3、含有水處理ls-NCA和sd-NCA電極的電池,以及含有使用延長(zhǎng)電極制造工藝制造的sd-NCA電池的前幾圈循環(huán)性能(ext.):放電容量(a)和庫(kù)侖效率(b)隨循環(huán)數(shù)的變化;在首圈(c)和第2圈(d)中每個(gè)組合電池的充放電曲線。


為了測(cè)試循環(huán)性能,初始以C/10循環(huán),然后在3.0-4.3 V電壓范圍內(nèi)以1C循環(huán)49圈。與前幾圈的結(jié)果一樣,兩種電池的平均放電容量以及循環(huán)50圈后的平均容量保持率基本相同。第2次和第50次循環(huán)中的充放電曲線也幾乎相同。這些結(jié)果證明噴霧干燥工藝提供了一種簡(jiǎn)單且可擴(kuò)展的磷酸鋰涂覆NCA工藝,至少在本文的循環(huán)測(cè)試過(guò)程中,該工藝所制備的磷酸鋰涂覆NCA電池電化學(xué)性能與實(shí)驗(yàn)室規(guī)模涂覆NCA電池相當(dāng)。




圖 4、包含ls-NCA和sd-NCA的電池以及包含使用延長(zhǎng)電極制造工藝制造的sd-NCA電池的循環(huán)性能(ext.):庫(kù)侖效率和放電容量隨循環(huán)數(shù)的變化(a)和每種電池在第2、第20和第50次循環(huán)中的充放電曲線。

為了研究延長(zhǎng)電極制造持續(xù)時(shí)間(即增加水暴露時(shí)間)對(duì)電池性能的影響以及sd-NCA涂層的保護(hù)能力,進(jìn)一步使用延長(zhǎng)電極制造工藝制備了sd-NCA正極(ext.)。這些電池的平均放電容量在前幾圈比sd-NCA電池和傳統(tǒng)電極電池低約4 mAh g-1。雖然兩種電池的ICE相當(dāng),但對(duì)于使用延長(zhǎng)制造工藝制備的正極來(lái)說(shuō),最后一個(gè)循環(huán)的庫(kù)侖效率略低。這些結(jié)果以及在首圈充電循環(huán)中略微增加的初始過(guò)電壓表明sd-NCA涂層不能完全防止水誘導(dǎo)的NCA連續(xù)降解。然而,本文使用的延長(zhǎng)漿料制造工藝對(duì)電池性能的影響相當(dāng)?shù)?,并且在循環(huán)期間仍獲得相當(dāng)好的性能。

為了更深入地研究sd-NCA涂層的保護(hù)能力,進(jìn)行了水暴露實(shí)驗(yàn)。選擇兩小時(shí)的水暴露時(shí)間,因?yàn)檫@大致反映了常規(guī)水系電極制造過(guò)程中NCA材料與水接觸的時(shí)間。對(duì)暴露于水中2h的sd-NCA顆粒(sd-NCA-2 h)和原始NCA顆粒(NCA-2h)進(jìn)行TG-MS分析,結(jié)果如圖5所示。為了更好地說(shuō)明,將結(jié)果分為三個(gè)溫度區(qū)域(區(qū)域 I:33–125℃,區(qū)域 II:125–525℃,區(qū)域 III:525 –1125℃)。質(zhì)量信號(hào)m/z=18、m/z=32和m/z=44 分別代表H2O、O2和CO2。對(duì)于這兩種材料,在區(qū)域I中沒(méi)有檢測(cè)到質(zhì)量損失,因?yàn)闃悠吩赥G-MS測(cè)量之前在110℃下進(jìn)行了干燥。最大的質(zhì)量損失出現(xiàn)在區(qū)域III中(起始溫度為~700℃,質(zhì)量損失為5.5%)。這種質(zhì)量損失伴隨著O2的釋放,表明NCA結(jié)構(gòu)發(fā)生了熱分解。水誘導(dǎo)的表面雜質(zhì),如化學(xué)吸附的CO2、堿式碳酸鎳和NiOOH類化合物,可能在水處理過(guò)程中在NCA顆粒上形成,它們?cè)?25-525℃之間分解。在此溫度范圍內(nèi),NCA-2h的質(zhì)量損失為1.1%,而sd-NCA-2h僅為0.6%。同時(shí),II區(qū)sd-NCA-2h的CO2、H2O和O2質(zhì)量損失信號(hào)強(qiáng)度明顯弱于NCA-2h。



圖 5、NCA-2h 和 sd-NCA-2h 在33–1125℃溫度范圍內(nèi)的熱重分析和相關(guān)質(zhì)量信號(hào)。

由于質(zhì)量損失減少了大約一半,證明sd-NCA-2h由于水誘導(dǎo)產(chǎn)生的雜質(zhì)減少,從而表明涂層具有優(yōu)異的防水功能。很明顯,表面雜質(zhì)的形成并沒(méi)有被完全抑制,只是減少了,這可能與涂層量有關(guān)。雖然更多的Li3PO4涂層可以更有效地減少水誘導(dǎo)雜質(zhì),但它會(huì)通過(guò)增加電荷轉(zhuǎn)移電阻對(duì)電池性能產(chǎn)生負(fù)面影響。

為了排除由于半電池結(jié)構(gòu)中過(guò)量的鋰人為地延長(zhǎng)循環(huán)壽命的影響,在具有石墨負(fù)極的全電池結(jié)構(gòu)中測(cè)試了水處理sd-NCA的電化學(xué)性能。全電池的ICE為 79.3±3.9%,與半電池相比較低。較低ICE可能歸因于使用了不同的負(fù)極、添加劑的選擇對(duì) ICE 也有影響。圖6a描繪了三個(gè)全電池在1000次循環(huán)中的平均放電容量。在首圈(C/10)中,獲得了181.0±2.6 mAh g-1的平均放電容量,這非常接近C/10時(shí)半電池的值,表明實(shí)現(xiàn)高的容量并不需要鋰負(fù)極。電池在循環(huán)730次后,容量保持率達(dá)到80%,這是一個(gè)普遍接受的電池壽命標(biāo)準(zhǔn),并且在1000次循環(huán)后,容量保持率仍為71.7±8.7%。平均放電電壓稍稍降低,每圈降低0.16 mV。在整個(gè)循環(huán)測(cè)試期間,平均庫(kù)侖效率在99.7%以上,表明僅發(fā)生了較小的副反應(yīng)。圖 6d顯示,循環(huán)后,電池極化適度增加。




圖 6、水處理sd-NCA全電池的放電容量(a)、平均放電電壓(b)和庫(kù)侖效率(c)隨循環(huán)數(shù)的變化。全電池在第1、10、100、200、300、400、500、600、700、800、900和1000次循環(huán)中的充放電曲線(b)。


 
表 I將sd-NCA與文獻(xiàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。很明顯,sd-NCA全電池可以與其他層狀氧化物材料全電池性能相比較。即使在1C下長(zhǎng)循環(huán)后依然保持較高容量。相比之下,水系NCM811電極全電池在C/3循環(huán)1000圈后提供的容量不高。水系NCM111或NCM523電極全電池具有相當(dāng)高的容量保持率,但容量較低。因?yàn)檩^低鎳含量的層狀氧化物對(duì)水的敏感性遠(yuǎn)低于NCA??傊?,這些結(jié)果表明,通過(guò)選擇合適的保護(hù)涂層,可以成功實(shí)現(xiàn)水系電極生產(chǎn)過(guò)程,特別是對(duì)水極其敏感的NCA。

表 1、比較了水處理層狀氧化物正極/石墨負(fù)極全電池的長(zhǎng)循環(huán)性能。


結(jié)論

本文成功開(kāi)發(fā)了一種使用噴霧干燥對(duì)NCA 進(jìn)行磷酸鋰涂層的工藝。該涂層NCA進(jìn)行水處理制備的半電池性能,與通過(guò)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模滴漏工藝制備的涂層NCA半電池性能相當(dāng)。TG-MS分析表明,涂層NCA 顆粒減少了在水中有害表面物質(zhì)的產(chǎn)生。磷酸鋰涂層NCA全電池的長(zhǎng)循環(huán)性能與文獻(xiàn)中最佳結(jié)果相當(dāng)。電池表現(xiàn)出優(yōu)異的性能,在1C下循環(huán)737次后容量保持率為80.0±4.9%,剩余容量為130.2±8.1 mAh g-1。這項(xiàng)工作表明,NCA上的保護(hù)涂層有助于成功實(shí)現(xiàn)對(duì)水極其敏感正極材料的水處理。開(kāi)發(fā)能夠提供優(yōu)異防水性能并同時(shí)對(duì)電化學(xué)性能產(chǎn)生有益影響的涂層材料,是未來(lái)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的富鎳層狀氧化物正極材料電極制備的關(guān)鍵。 

原標(biāo)題:水系制備富鎳NCA正極的長(zhǎng)循環(huán)性能
 
掃描左側(cè)二維碼,關(guān)注【陽(yáng)光工匠光伏網(wǎng)】官方微信
投稿熱線:0519-69813790 ;投稿郵箱:edit@21spv.com ;
投稿QQ:76093886 ;投稿微信:yggj2007
來(lái)源:能源學(xué)人
 
[ 資訊搜索 ]  [ 加入收藏 ] [ 告訴好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 關(guān)閉窗口 ]

 
 

 
 
 
 
 
 
圖文新聞
 
熱點(diǎn)新聞
 
 
論壇熱帖
 
 
網(wǎng)站首頁(yè) | 關(guān)于我們 | 聯(lián)系方式 | 使用協(xié)議 | 版權(quán)隱私 | 網(wǎng)站地圖 | 廣告服務(wù)| 會(huì)員服務(wù) | 企業(yè)名錄 | 網(wǎng)站留言 | RSS訂閱 | 蘇ICP備08005685號(hào)
 
  • <nav id="ccc0c"><sup id="ccc0c"></sup></nav>
  • <tfoot id="ccc0c"><dd id="ccc0c"></dd></tfoot>
  • <sup id="ccc0c"><delect id="ccc0c"></delect></sup>
  • 
    
    <nav id="ccc0c"><code id="ccc0c"></code></nav>
    <noscript id="ccc0c"><optgroup id="ccc0c"></optgroup></noscript>
    
    <tfoot id="ccc0c"><dd id="ccc0c"></dd></tfoot>
    <noscript id="ccc0c"></noscript>
  • <sup id="ccc0c"><code id="ccc0c"></code></sup>