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          石墨烯包覆富鋰錳基材料噴霧干燥LPG-300

          信息來源:本站 | 發布日期: 2023-05-31 11:08:53 | 瀏覽量:29302
          關鍵詞:石墨烯包覆富鋰錳基材料噴霧干燥LPG-300

          石墨烯包覆富鋰錳基材料噴霧干燥LPG-300

          實驗所用的富鋰錳基材料采用文獻報道的碳酸鹽共沉淀法合成,化學式為Li1.22Mn0.52Ni0.26O2,記為LNMO。取1 kg富鋰錳基材料和一定量石墨烯NMP分散液,分別按照石墨烯+LNMO材料在混合后懸濁液中總固含量為50%、55%、60%、65%和70%加入高速攪拌器中攪拌混合10 min后,采用Brookfield DV-S黏度計分別測量各懸濁液的黏度。

          圖1(a)為所制備的石墨烯與LNMO混合懸濁液黏度隨固含量變化,從圖中可以看到,當固含量≤55%時,懸濁液的黏度<350 mPa·s,此時所形成的懸濁液中富鋰錳基顆粒極易沉降,導致石墨烯與富鋰錳基材料的分相,這將導致包覆后材料的均勻性大大降低。當固含量為70%時,懸濁液的黏度>1700 mPa·s,超過了噴霧干燥所用蠕動泵的輸送黏度上限。圖1(b)為固含量為65%的石墨烯與LNMO混合懸濁液的光學照片,可以看出,混合懸濁液流動性良好,且富鋰錳基與石墨烯未出現沉降分層。因此,實驗選取固含量65%的石墨烯與LNMO混合懸濁液制備G-LNMO材料。

          石墨烯+富鋰錳基懸濁液黏度隨固含量變化;(b) 65%固含量混合懸濁液光學照片

          為噴霧干燥法制備G-LNMO材料的工藝路線。首先按照石墨烯+富鋰錳基材料總固含量65%,石墨烯∶LNMO質量比為1∶100,依次向攪拌器中加入一定量的NMP溶劑、石墨烯NMP分散液和LNMO材料,并保持勻速攪拌,攪拌速率為300 r/min,攪拌10 min后,使用蠕動泵將混合懸濁液以500 mL/h的速度泵入離心式噴霧干燥器中,干燥器噴盤直徑15 cm,噴盤轉速設置為12000 r/min,料液噴口溫度設置為215℃,干燥保護氣氛為氮氣,待噴霧干燥器的物料收集罐內粉末冷卻到60℃以下,取出即得到G-LNMO材料。

          材料物性表征

          采用Bruker D8 Advance (with Cu-Kαradiation)研究材料的晶體結構;采用FEI Nova Nano SEM450掃描電鏡研究材料的微觀形貌;采用EI Tecnai G2 F30透射電鏡分析材料的微觀結構。

          扣式電池電極制作及電池組裝測試

          扣式電池電極極片制備過程如下:

          對于LNMO材料,按照正極材料∶導電炭黑(Super P)∶黏結劑(PVDF)質量比為96∶2∶2分別稱取材料;對于G-LNMO,按照正極材料∶導電炭黑(Super P)∶黏結劑(PVDF)質量比為97∶1.04∶2分別稱取材料。以NMP為溶劑,磁力攪拌8 h后,分別制備兩種正極漿料。

          采用涂布機將正極漿料以200μm的厚度涂覆于鋁箔上,100℃干燥4 h后,設置80μm的間隙在雙對輥碾壓機上反復碾壓4次,后轉移至真空干燥箱于120℃干燥12 h以完全去除NMP及殘余水分。

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