固相法是指直接将金属氧化物和金属碳酸盐或金属氢氧化物等按一定比例混合,随后进行高温固相反应得到层状富锂材料。固相法的优点在于能够大量合成层状富锂材料,并且制作方法较为简便,成本较低。缺点在于固相烧结过程中固体的扩散系数较差,并且对于层状富锂材料来说,在固相反应中多种过渡金属扩散速率不同,微粒很难充分地扩散,因此该方法合成的材料均一性较差,会影响正极材料的性能。使用此方法需要有效地控制材料的粒径大小及其表面积,并充分均匀混合。同时,烧结温度和升温速率、反应添加剂、压力和气氛等因素对反应产物也有很大影响。
Yu等[1]将乙二酸和LiOH·H2O混合并研磨后,分别加入乙酸钴、乙酸镍、乙酸锰,再次混合后先在150℃干燥,然后通过350℃的预煅烧和700℃的高温反应等制作出0.65Li[Li1/3Mn2/3]O2·0.35LiMO2(M=Co,Ni1/2Mn1/2和Ni1/3Co1/3Mn1/3)三种电极材料。(www.daowen.com)
Hao等[2]探索了固相反应温度和时间对Li[Li0.2Mn0.56Ni0.16Co0.08]O2材料电化学性能的影响,研究发现,在800℃下高温合成12 h并在空气中风淬处理后得到的材料具有最佳性能。制作电极材料在0.1 C,0.5 C,1 C和2 C下的放电比容量分别为265.6 mAh·g-1,237.3 mAh·g-1,212.6 mAh·g-1和178.6 mAh·g-1,当放电电流恢复到0.1 C倍率时,放电比容量仅损失了2.3%,表明固相法合成的Li[Li0.2Mn0.56Ni0.16Co0.08]O2材料具有较高的比容量和较好的可逆性能。
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