鉅大LARGE | 點擊量：484次 | 2022年09月29日
導致了相同組分三元材料倍率仍有差別的原因是什么？
引起相同組分三元材料倍率性能差異的原因主要有材料的粒徑、形貌、鋰化配比、煅燒氣氛等。
1、粒徑
粒徑小的材料比表面積較大，材料與電解液的接觸面積較大，同時鋰離子的擴散路徑變短，有利于大電流密度下鋰離子在材料的嵌脫，因此小粒徑材料的倍率性能較好。
要得到小粒徑的三元材料，需要用小粒徑的前驅體煅燒；或將大粒徑的三元材料破碎成小顆粒后進行煅燒。
2、形貌
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
不同形貌的三元材料倍率性能不同，疏松多孔的形貌有利于電解液的浸潤，縮短鋰離子的擴散路徑，所以倍率性能好于密實的形貌。疏松多孔的三元材料SEM如圖（a）所示。密實的三元材料SEM如圖（b）所示。
用于不同倍率產品的SEM圖
三菱化學用MCC方法制備出一種內部為多孔結構的三元材料，如圖（a）所示。圖中左邊為常規共沉淀法制備的材料，可見材料內部密實無孔洞。圖中右邊為MCC法制備的材料，其內部有大量孔隙。兩種材料的倍率性能見圖（b），可看出內部有孔隙的材料倍率性能明顯優于內部密實的材料。
3、鋰化配比
鋰化配比會影響材料的倍率性能。美國Argonne實驗室對比了鋰化配比相差0.05的兩個樣品的倍率性能，結果如圖所示，圖中“x=0”表示樣品分子式分為：Li1.0（Mn4/9Co1/9Ni4/9）O2；“x=0.05”表示樣品分子式為：Li1.05（Mn4/9Co1/9Ni4/9）0.95O2。
從圖中可以看出，在低倍率下（C/12）兩種樣品的容量無差別，但隨著充放電倍率的增大，高鋰化配比的樣品倍率性能明顯好于低鋰化配比的樣品。研究人員認為高鋰化配比材料倍率性能優異的原因是其具有較高的電子電導率。
不同鋰化配比的三元材料倍率性能對比
4、煅燒氣氛
煅燒氣氛分別為氧氣和空氣。從圖中可以看出，在0.1C和0.2C情況下，空氣氣氛和氧氣氣氛材料并無明顯差別，但隨著倍率的上升，氧氣氣氛下煅燒的材料倍率性能優于空氣煅燒的材料。且五種不同組分的材料都有相同的變化趨勢。但氣氛對不同組分的材料影響效果略有差異。研究人員認為氧氣氣氛減少了材料的陽離子混排，從而使材料擁有較好的倍率性能。
