电解质组成对LiNiO2正极材料的充放电性能的影响VIP免费

第1页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共7页在锂离子电池中电解质组成对LiNiO2正极材料的充放电性能的影响M.MORITA*,O.YAMADA,M.ISHIKAWA山口大学工程学院应用化学与化学工程系，常盘台2557，宇部755，日本Y.MATSUDA关西大学工程学院应用化学系，山手村3-5-35,吹田市564,日本1997-5-1接收;1997-7-5修订LiNiO2正极材料的充放电表现通过不同的有机电解质组成来检测。在适度的循环速率下氧化物电介质的放电能力随着电解质成分的变化而变化。在用伏安法测量扫描电位时氧化还原反应决定于锂盐和电解质溶剂的种类。低的离子电导率给予电解质溶液更低的电压响应和大电流放电能力。在充电前和放电后，对LiNiO2电极交流阻抗分析，证明氧化物的表面化学决定于电解质组成，对氧化物电极在有机电解质溶液中的大电流放电能力有很重要的影响。关键词：锂离子电池，LiNiO2正极，有机电解质1.简介LiMO2(M:过渡金属)一类的氧化物对可充电锂或者锂离子电池是最有吸引力的阴极（阳极）材料[1—3]。其中，锂镍酸盐，LiNiO2，是有望在目前的锂离子电池中代替LiCoO2负极材料，因为前者相较于后者具有更高的理论容量和更低的成本[4]。LiNiO2以及相关的氧化物的充放电性能已经在有机电解质溶液中研究了[5—8]。然而，相比于LiCoO2更低的循环能力阻碍了它在了实际中的应用。固体化学状态下这种类型氧化物的基本性质被广泛的研究了[6,9,10]。Ni的其他替代金属（Co，Mn等）提高了氧化物电极的循环能力[8,11]。在含有锂第2页共7页第1页共7页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共7页盐的有机媒介中，普遍认为LiMO2的电极反应是由固相中的物质传递（Li+扩散）控制的[4,10]。然而，使用LiMO2负极的电池的性能与所使用的电解质系统有关[12]。弄明白电极性能与电解质组成的关系，对于建立最佳的电极——电解质组合是非常重要的。我们研究了电解质组成对金属锂盐[13,14]和碳基负极的性能重要性[15,16]。众所周知，电解质组成影响碳基负极的充放电性能[4,17]。本文分析了电解质组成对LiNiO2正极材料的充放电性能的影响。氧化物电极的基本特性已经在含有碳酸烷基酯和锂离子盐的有机电解质溶液中学习了。溶剂和盐对电极过程的影响也讨论了。2.实验过程混合的溶剂系统被用作电解质溶液。高介电常数的溶液，碳酸亚乙酯（EC），或者碳酸丙烯酯（PC），与低粘度的碳酸烷基酯，碳酸二甲酯（DMC）或者碳酸二乙酯（DEC）以50/50的体积比混合。这些溶剂（三菱化学，镍氢电池专用氢氧化锂）直接使用，因为这些溶剂的水含量小于10ppm。电解质盐是将完全脱水的LiClO4（石津制药），LiPF6（富山化学）和LiCF3SO3（森田化学工业）溶入混合后的溶剂中制得1M(mol/dm3)的溶液。电解质溶液的组成用“盐/溶剂”来表示，如本文中的LiClO4/EC+DMC。电解质的电导率用电感电容电阻测量计（10kHz)在25°C下测量。测试的电极包含30mg的LiNiO2粉末（(NihonKagakuSangyo）和用来辅助导电的20mg黑乙炔，以及用作粘合剂的5mg聚乙烯（PTFE）。这些粉体材料会在研钵中充分混合，然后会在一个不锈钢制作的集电器（直径13mm）上被加压。测试的电极在使用之前会在100—120°C下干燥5小时以上。LiNiO2在有机电解质溶液中的基本氧化还原反应用使用常规的三电极系统用循环伏安测量法检测。装有一个锂计数器和一个锂参考电极(Li/Li+)的玻璃烧杯电池将会在本实验中使用。测试电极的表面有0.95cm2浸入电解质溶液。电极电位以0.1～1.0mV/s扫描。电池中LiNiO2正极的性能，通过测量2023的纽扣电池在恒定电流下充放电循环。在纽扣电池中，锂金属薄片以及背面的镍层一起作为导电负极。在充放电循环测试中，采用1mA/cm2的适当速率，范围在2.5—4.2V。电池的性能受到阴极的限制。交流阻抗测量同样使用三电极系统导电。在阻抗测试中的LiNiO2电极表观表面减少到0.07cm2，这相当于锂导电电极表面积的1%，将对锂导电电极的阻抗反应减小到最小[18]。在恒定电流（1mA/cm2）充电前和充电后用65kHz～10mHz的频率扫描。这些电化学实验包括电解质制备是在室温(18～25°C)下的氩气环境中进行。第3页共7页第...