2021-08-16
Lithium-Ionen-Batterien (LIB) werden seit 1990 als Energiespeicher für tragbare Elektronik eingesetzt.Diese sind als Stromquellen für Fahrzeuge wie Elektrofahrzeuge und Hybrid-Elektrofahrzeuge bekanntDie wichtigsten Kathodematerialien sind sowohl der Schicht-LiCoO2, LiNiO2 als auch der Spineltyp LiMn2O4 wegen ihrer hohen Betriebsspannung bei 4 V (Mizushima et al., 1980, Guyomard et al., 1994).Bis jetzt., LiCoO2 wurde hauptsächlich als Kathodenmaterial des kommerziellen LIB verwendet.Auch Kobalt ist teuer und seine Ressourcen sind nicht ausreichend.Daher eignet sich das LiCoO2-Kathodenmaterial nicht als LIB für EV und HEV.LiMn2O4 wird aufgrund seiner Vorteile wie niedrigen Kosten als vielversprechendes Kathodenmaterial für den großen Typ LIB angesehenEs war auch bekannt, dass Ni-Ersatztyp LiMn2O4 (LiNi0.5Mn1.5O4) bei etwa 5 V wiederaufladbar war (Markovsky, et.al., 2004, Idemoto, et.al., 2004, Park, et.al., 2004). LiNi0,5Mn1,5O4 wurde als Kathodenmaterial mit hoher Leistungsdichte mit einem aktiven Potential bei 5 V erheblich beobachtet.Der Schichttyp LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2 zeigte überlegene hochpotentielle Kathodeigenschaften.Diese hatte eine wiederaufladbare Kapazität von mehr als 150 mAh/g bei höherer Geschwindigkeit und eine mildere thermische Stabilität, zeigt jedoch eine signifikante Kapazitätsverlust während des langen wiederaufladbaren Prozesses.als alternatives Kathodenmaterial eine Olivin-Phospharverbindung aufgeführtLiFePO4 und LiMnPO4 wurden aufgrund ihrer niedrigen Kosten, ihrer umweltfreundlichen, hohen thermischen Stabilität und ihrer elektrochemischen Leistung als Material der nächsten Generation für große LIBs erwartet.Auf der anderen SeiteDie Anode des Oxidtyps wie Spineltyp Li4Ti5O12 wird aufgrund einer besseren Sicherheit als Kandidat für den Ersatz von Kohlenstoffanoden erwartet.LIB, bestehend aus LiFePO4-Kathode und Li4Ti5O12-Anode, bietet hohe Sicherheit und einen langen LebenszyklusDaher wird erwartet, dass die Anwendung von HEV oder Stromversorgung für die Belastung in der Windenergieerzeugung und der Solarenergieerzeugung.Wir haben die Sprühpyrolyse als Aerosolverfahren entwickelt, um LiFePO4 und Li4Ti5O12-Pulver für LIB herzustellen.In diesem Kapitel werden die pulverververarbeitenden und elektrochemischen Eigenschaften von LiFePO4-Kathoden- und Li4Ti5O12-Anodenmaterialien durch Sprühpyrolyse beschrieben.
Die Sprühpyrolyse ist ein vielseitiges Verfahren zur Pulversynthese von anorganischen und metallischen Materialien (Messing et al., 1993, Dubois et al., 1989, Pluym et al., 1993).Ein Atomisator wie Ultraschall (Ishizawa), et.al, 1985) oder eine zweiflüssige Düse (Roy, et.al, 1977) wird häufig zur Erzeugung des Nebels verwendet.Der Nebel ist ein Tropfen, in dem die anorganischen Salze oder die organischen Metallverbindungen in Wasser oder organischem Lösungsmittel gelöst sindDie Tröpfchen wurden getrocknet und bei erhöhter Temperatur zur Bildung von Oxid- oder Metallpulvern pyrolysiert.Partikelgrößenverteilung und Morphologie sind möglichAußerdem,die Feinstaubstoffe mit homogener Zusammensetzung können leicht gewonnen werden, da der Bestandteil der Ausgangslösung im Nebel von einem Ultraschall-Atomisierer oder einer Zweifluiddüse aufbewahrt wirdJedes Metallion mischte sich homogen in jedem Nebel. Jeder Nebel spielte eine Rolle als chemischer Reaktor auf der Mikroskala. Die Produktionszeit war sehr kurz (weniger als 1 min).In der anderen Lösung Prozess solcher hydrothermal, Niederschlagung, Hydrolyse, wurden die Oxidpulver häufig für wenige Stunden zubereitet.Das Trocknen und Brennen erfolgt nach der chemischen Reaktion in der Lösung.Die Oxidpulver werden ohne diese Schritte in der Sprühpyrolyse kontinuierlich gewonnen.Es wurde berichtet, dass dieses Verfahren bei den mehrkomponenten Oxidpulvern wie BaTiO3 (Ogihara) wirksam ist., et.al, 1999) und Legierungspulver wie Ag-Pd (Iida, et.al, 2001).
In jüngster Zeit wurden Schichten von Lithium-Übergangsmetalloxiden wie LiCoO2 (Ogihara, et.al. 1993), LiNiO2 (Ogihara, et.al., 1998), LiNi0.5Mn1.5O4 (Park, et.al., 2004), LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 (Park, et.al.,2004) und Spineltyp von Lithium-Übergangsmetalloxiden wie LiMn2O4 (Aikiyo), et.al, 2001), die als Kathodenmaterialien für Li-Ionen-Batterien verwendet werden, wurden ebenfalls durch Sprühpyrolyse synthetisiert.Es war klar, daß diese aus der Sprühpyrolyse gewonnenen Kathodenmaterialien hervorragende Wiederaufladbarkeitsleistungen aufwiesen.Dies ergab, dass die Partikelmerkmale wie die einheitliche Partikelmorphologie, die enge Größenverteilung und die homogene chemische Zusammensetzung zu einer höheren Wiederaufladekapazität führten.höhere Effizienz, langen Lebenszyklus und höherer thermischer Stabilität.
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