第一篇:三元中心校師德教育活動總結(jié)
三元鎮(zhèn)中心校
師德教育活動總結(jié)
為貫徹落實《中共重慶市委教育工委、重慶市教育委員會關(guān)于進
一步加強教師管理提升師德師風水平的通知》(渝教師〔2013〕26號)精神,根據(jù)豐都縣教育委員會《關(guān)于進一步加強師德教育的通知》,結(jié)合我校實際,在全校教師中開展了一系列的師德師風教育,通過該活動的開展,切實提升了我校廣大教職員工的師德師風水平,為全體學生營造了一個良好的學習環(huán)境、為全體教師創(chuàng)建了一個優(yōu)秀的成長平臺、為全體家長打造了一支放心的教師隊伍,現(xiàn)將我校開展師德師風教育活動作如下總結(jié)匯報:
一、加強組織,高度重視
為了更好的開展本輪師德師風教育活動,學校成立了以三元鎮(zhèn)中
心校黨支部乢記、校長曹波同志為組長,董傳銀、張平同志為組長,張志宏、李萬政、陳莉、劉楊潔同志為副組長的領導小組,小組下設辦公室,由劉楊潔負責辦公室的常務工作。
具體分工如下:
《中小學教師職業(yè)道德觃范》主講人:曹波
《教育部關(guān)于建立健全中小學師德建設長敁機制》
主講人:董傳銀
《市委教育工委市教委關(guān)于進一步加強師德師風建設的意見》
主講人:張平
《市教委關(guān)于開展中小學教師職業(yè)道德考核工作的通知》主講人:張志宏
教育法律法觃知識競賽活動主持人:陳丼
二、提高認識,理清思路
自古以來有“身正為范”的師德教育觀念,時至今日,亦是如此,在市場經(jīng)濟時代的今天,我們老師更要注意自己的形象。時刻保持清醒,不做違觃事、不觸違紀的事、不想違法的事,這就要求自己提高認識,加強學習,樹立正確的人生觀、世界觀、價值觀。不斷的加強學習,特別是對《教師法》、《未成年人保護法》、《婦女兒童權(quán)益保護法》、《重慶市未成年人保護條例》等相關(guān)法律法觃的學習,做一位知法守法的教師,為學生做一個良好的表率作用。
三、加強教育,觃范行為
學校以本次師德教育活動為契機,進一步觃范了教師的從教行為,為學生營造了一個良好的、干凈的學習環(huán)境,在本次師德教育活動中,學校對全校教師進行摸底排查,特別是對個別老師的不觃范行為進行觃勸和教育,同時在全校教師中開展批評與自我批評的活動,拋棄觀念,相互指出對方存在的不足,也主動提出自己存在的不足之處,在全校老師開誠布公的交流中,學校僅存的個別變相體罰學生的現(xiàn)象都消失了,全校呈現(xiàn)了一個潔凈的教育氛圍。
四、四五活動,助推師德
在本輪師德教育活動中,我們學校先后開展了“四個活動”、“五次學習”,很好的推進了師德教育的前進,分別是開展一次全體老師的法制;一次法制副校長與老師們的座談會;一次師德案例剖析會;一次教育法律法觃知識競賽。“五次學習”既學習了五個文件。通過“四個活動、五次學習”的陸續(xù)開展,全校老師都認識到老師也應該依法從教,以德示教,以愛心從教,進一步樹立了“紅心向黨、并福從教、奉獻育人”的教育觀,為三小教育打開了一片新天地。
五、以人為本,關(guān)愛有加
通過本輪師德教育活動,學校領導班子結(jié)合學校實際,采取一些措施,營造了更具溫暖的大家庭,從而讓老師對三小的教育和自己的教育事業(yè)充滿了堅定的信心。具體表現(xiàn)在:一是學校加強了對外地教師的關(guān)愛,讓他們遠在他鄉(xiāng)也能感受到家的溫暖;二是加強對年輕教師的成長幫助,在本輪師德教育活動中,繼續(xù)深化我校青藍工程工作,開展青藍工程賽課活動,從而把結(jié)對幫扶的一青一老兩位老師緊緊的捆綁到了一起,提高了責仸心和競爭意識,促進了青年老師的成長;三是加大了對生活困難的老師和學生的關(guān)愛,本期來學校通過摸排調(diào)查和家長自己麗薦,先后免除和減免了多名學生的生活費,幵讓他們享受到其他同學一樣的利益,幫助這些困難的孩子更好的完成學習仸務;四是購置健身器材,幫助老師打造革命身體。本期開學來,學校先后購買了籃球、羽毛球(拍)、乒乓球(拍)最近又購置了一臺價值5000元的比賽專用乒乓球室內(nèi)專用臺,進一步豐富了教師們的業(yè)余體育活動,正在計劃的血壓計等健康器材也是關(guān)愛老師健康的一部分。
六、躬身踐行,引領前行
在本輪師德教育活動中,我校擁現(xiàn)出了一個個先進典型。例如中午吃飯的時候,最先到達值勤地點,保證學生安全通過路段的是我們的曹波校長;學校電線由于負荷過重起火,我們的鄧永忠老師第一時間提著滅火器沖在最前面,及時撲滅了火苗,避免了更大事敀的發(fā)生,為學校減輕了損失;擔心學生做大掃除不徹底,拿著帕子擦窗戶的田榮華老師、提著水桶幫忙沖廁所的余先華老師、扛著竹竿撣灰塵的許亞梅老師、看著最后一個孩子下晚自己離開教室的易小琴老師等等,一個個鮮活的事例涌現(xiàn)在我們的面前,他們的模范帶頭作用,正引領著全校師生健康前行。
七、制度保障,師德常態(tài)
為了鞏固我校師德教育活動的成果,讓我校師德教育活動常態(tài)化,學校把師德師風納入教師年度考核,幵實行“一票否決制”對于師德師風、道德敗壞分子,實行零容忍,發(fā)現(xiàn)一起處理一起,絕不姑息包庇,降低其績敁工資等級,嚴重者送移司法機關(guān)。
師德教育猶如我們的學習一樣,是一個終身需要貫徹的事情,對于學校師德教育來說,無疑是一個漫長而又艱巨的仸務,不管怎么樣,為了祖國的教育事業(yè)、為了那些含辛茹苦的母親、為了農(nóng)村的孩子,我們?nèi)〗逃吮貙⑴G斬棘、勇往直前、敢于擔當。
三元鎮(zhèn)中心校
2013年12月4日
第二篇:興隆中心校師德師風大教育活動總結(jié)
興隆中心校師德師風建設活動
總結(jié)
根據(jù)大方縣教育局有關(guān)文件精神,我校積極認真地開展了師德師風建設活動,現(xiàn)將此活動的學習教育工作小結(jié)如下:
一、組建班子,加強領導
為切實加強本次“師德師風建設活動”的領導,學校專門成立了“師德師風建設活動”領導小組,由中心校校長張永仲同志任組長,支部書記王綿懷、副校長李述君同志任副組長,張永孟、梅本貴、熊勇、龍成、王德江、王軍、李潔、楊榮祥等為成員,切實加強師德師風教育活動的領導,把此項活動列入學校教育教學工作中的一個重要組成部分,并進一步完善了教師師德檔案記錄。
二、認真組織學習
2009年3月,中心校組織召開了“師德師風建設活動”啟動大會,組織全鄉(xiāng)所有公、民、私校教師學習了《大方縣教育局關(guān)于在全縣開展“師德師風建設活動”的通知》,《大方縣教育局關(guān)于開展“師德師風建設活動”的實施方案》、《大方縣教育局關(guān)于進一步加強和強化全縣教師師德師風建設的實施意見》、《省教育廳關(guān)于在全省教育系統(tǒng)開展向韋正雄同志學習活動的通知》、《教育部進一步加強和改進師德建設的意見》、《畢節(jié)地區(qū)教育局進一步加強和強化師德師風建設的實施意見》、《興隆苗族鄉(xiāng)人民政府關(guān)于加強干部職工管理的暫行規(guī)定》、《大山深處的絕唱》等文件、通知精神。使各級各類文件深入人心,取得了良好的效果。會后,中心校校長和各小學校長還簽訂了《大方縣中小學(幼 1
兒園)師德師風建設目標管理責任書》,各小學校長又分別和各位教育師簽訂了《大方縣中小學(幼兒園)教師師德師風責任書》和《大方縣中小學(幼兒園)師德師風承諾書》,使師德師風建設目標明確,責任到人。
三、學習教育效果顯著
在此活動中,又以各小學為單位,成立師德師風教育活動領導小組,采取集中學習與個人分散自學結(jié)合的方式對《對中華人民共和國教育法》、《中華人民共和國義務教育法》、《中華人民共和國教師法》、《貴州省教師資格條例》、《貴州省教師條例》、《中小學教師職業(yè)道德修養(yǎng)》等有關(guān)法律法規(guī)進行學習。并對自身的師德師內(nèi)情況進行深入剖析,對當前教師現(xiàn)狀進行反思、省悟。人人撰寫了一篇不少于1500字的師德師風教育活動心得體會,教育效果顯著,師德師風建設得到提高。
我校將在進下一步的工作中,進一步完善師德師風建設工作評估制度。師德師風建設工作獎勵辦法、師德師風建設工作監(jiān)督體制等。開展對教師師德師風進行綜合分析。整理單位和個人的成績和問題,研究制定出具有針對性、實效性和可操作性的整改方案和具體措施。使師德師風建設工作形成長效機制,促使師德師風建設逐步走上制度化、經(jīng)常化的軌道,真正按照教師職業(yè)道德規(guī)范的要求,愛崗敬業(yè)、無私奉獻、廉潔從教。樹立“一切為學生,為了學生的一切”的思想,以高沿的情操引導學生德、智、體、美全面發(fā)展。做人民滿意的教師,辦人民滿意的教育。
興隆中心小學
二〇〇九年十二月
第三篇:三元材料總結(jié)
在自然界中,鋰元素是最輕的金屬,它的原子量為6.94g/mol,ρ=0.53g/cm-3,電化學當量最小,為0.26 g·Ah-1,標準電極電位最負,為-3.045 V,鋰元素的這些特點決定了它是一種具有很高比能量的材料。
層狀的Co02,其理論容量為274 mAh/g,實際容量在140~155 mAh/g。其優(yōu)點為:工作電壓高,充放電電壓平穩(wěn),適合大電流放電,比能量高,循環(huán)性能好。缺點是:實際比容量僅為理論容量的50%左右,鈷的利用率低,抗過充電性能差,在較高充電電壓下比容量迅速降低。另外,再加上鈷資源匱乏,價格高的因素,因此,在很大程度上減少了鉆系鋰離子電池的使用范圍,尤其是在電動汽車和大型儲備電源方面受到限制。
鎳鈷錳三元復合正極材料研究工作中面臨的問題和不足
(1)合成工藝不成熟,工藝復雜。由于世界各國對于復合正極材料的研究最近幾 年才開始,且材料中的Ni2+極難氧化成Ni3+,錳離子也存在多種氧化價態(tài),因而合成層狀結(jié)構(gòu)的正極材料較為困難,尚未研究出最佳的合成工藝。由于大量摻入過渡金屬元素等因素,復合正極材料的合成工藝相對復雜,需經(jīng)過長時間的煅燒,并且大多只能在氧氣氣氛中,溫度高于900℃的條件下合成出具有優(yōu)異電化學性能的復合正極材料,這對于該材料的工業(yè)化生產(chǎn)帶來了很大的局限性。(2)忽略了鎳鈷錳三元復合正極材料合成過程中前驅(qū)體的研究。由于目前合成復 合正極材料均需煅燒,而國內(nèi)外普遍采用直接市售的、Ni-H電池及陶瓷行業(yè)專用的鎳化物、鈷化物和錳化物作為煅燒原料進行合成,僅考慮原料的化學組成,而未注意到煅燒前驅(qū)體的種類和相關(guān)性能對復合正極材料的結(jié)構(gòu)和電化學性能產(chǎn)生的巨大影響。
目前開發(fā)高性能、低成本的新型鋰離子電池正極材料的研究思路主要有:
(1)充分綜合鈷酸鋰良好的循環(huán)性能、鎳酸鋰的高比容量和錳酸鋰的高安全性及低成本等特點,利用分子水平混合、摻雜、包覆和表面修飾等方法合成鎳鈷錳等多元素協(xié)同的復合嵌鋰氧化物;
(2)高安全性、價廉、綠色環(huán)保型橄欖石結(jié)構(gòu)的LiMPO4(M=Fe、Mn、V等)的改性和應用;
(3)通過對傳統(tǒng)的鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸鋰等正極材料進行改性、摻雜或修飾,以改善其理化指標和電化學性能。其中利用具有多元素過渡金屬協(xié)同效應的鎳鈷錳等復合嵌鋰氧化物,因其良好的研究基礎及可預見的應用前景而成為近年備受關(guān)注的焦點之一。
鋰離子電池正極材料應達到的要求:
鋰離子電池正極材料一般均采用嵌入化合物,主要是過渡金屬氧化物,一方面,過渡金屬存在混合價態(tài),電子導電性比較理想;另一方面不易發(fā)生歧化反應。性能優(yōu)良的鋰離子電池正極材料應該具有以下幾個方面的性能:
(l)正極材料中要有豐富的鋰存在,這樣才能夠有大量的鋰進行可逆嵌入和脫嵌反應,就可以使電池的容量得到提高。在鋰離子脫嵌時電極反應的自由能變化不大,以保證電池充放電電壓平穩(wěn)。
(2)在進行嵌入/脫嵌過程中,鋰離子要具有良好的嵌入和脫嵌可逆性,并且在這個過程中正極材料的結(jié)構(gòu)應該變化很少,這樣有利于提高鋰離子電池的循環(huán)性能,具有大量的界面結(jié)構(gòu)和表觀結(jié)構(gòu),有利于增加嵌鋰的空間位置,提高嵌鋰容量。
(3)正極材料需具有大孔徑隧道結(jié)構(gòu),以便鋰離子在“隧道”中有較大的擴散系數(shù)和遷移系數(shù),并具有良好的電子導電性和離子導電性,這樣可減少極化,提供最大工作電流。
(4)作為正極材料的嵌入化合物,應該與電解液盡可能的少反應或者不反應,彼此間的化學相容性要好,在整個充放電過程中電化學穩(wěn)定性高,并且與電解質(zhì) 保持良好的熱穩(wěn)定性,以保證工作的安全。
(5)過渡金屬離子在嵌入化合物中應具有較高的氧化還原電位,從而使電池的輸出電壓高。氧化還原電位隨鋰離子的變化盡可能少,這樣電池的電壓不會發(fā)生顯著地變化,可保持較平穩(wěn)的充電和放電。
(6)電解液的穩(wěn)定電位區(qū)間大于電池的應用電位區(qū)間。
(7)在產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化方面,正極材料應該具備原材料容易獲得,價格相對低廉,對環(huán)境無污染,能量密度高,易于制作成各種形狀的電極結(jié)構(gòu),提高鋰離子電池的性能價格比。
三元材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的發(fā)展:
近年來,為應對汽車工業(yè)迅猛發(fā)展帶來的諸如環(huán)境污染、石油資源急劇消耗等負面影響,各國都在積極開展采用清潔能源的電動汽車EV以及混合動力電動車HEV的研究。其中作為車載動力的動力電池成為EV和HEV發(fā)展的主要瓶頸。
商業(yè)化的鋰離子電池主要采用LiCoO2作為正極材料,LiCoO2存在安全性和耐過充性問題,Co屬于稀有資源,價格昂貴,且金屬鈷容易對環(huán)境造成污染。而LiNiO2的穩(wěn)定性差,容易引起安全問題,需在氧氣氣氛下合成,并且容易發(fā)生陽離子混排和生成非化學計量結(jié)構(gòu)化合物。錳系正極材料價格低廉,資源豐富,分布廣泛,其中層狀LiMnO2是一種熱力學不穩(wěn)定材料,容量雖高,但是在充放電過程中層狀結(jié)構(gòu)會向尖晶石型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,導致比容量衰減快,電化學性能不穩(wěn)定。LiMn2O4在循環(huán)過程中容易發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變以及錳離子的溶解和Jahn-Teller效應,導致電池容量衰減。LiFePO4可稱為零污染正極材料,由于其在價格便宜和高安全性方面的優(yōu)勢,而倍受重視,近年來,該材料得到廣泛研究和應用,但該材料電導率低,且振實密度小,因而,其應用領域依然受到很大限制。
綜合LiCoO2,LiNiO2,LiMnO2三種鋰離子電池正極材料的優(yōu)點,三元材料的性能好于以上任一單一組分正極材料,存在明顯的協(xié)同效應,被認為是最有應用前景的新型正極材料。通過引入Co,能夠減少陽離子混合占位,有效穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu),降低阻抗值,提高電導率。引入Ni,可提高材料的容量。引入Mn,不僅可以降低材料成本,而且還可以提高材料的安全性和穩(wěn)定性。三元材料可以按照不同比例,由鎳鈷錳三種金屬元素組成復合型過渡金屬氧化物,用通式LiNi1-x-yCoxMnyO2來表示。目前比較普遍的做法是將Ni/Mn兩種金屬元素的摩爾比固定為1:1,以維持三元過渡金屬氧化物的價態(tài)平衡,然后再調(diào)整它們與Co元素的比例,在平衡性能和成本的基礎上,優(yōu)化組成。現(xiàn)在文獻中最常見的組成是LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2三元正極材料,此外還有LiNi2/5Co1/5Mn2/5O2,LiNi3/8Co2/8Mn3/8O2等。
作為一類具有三元協(xié)同效應的功能材料,Ni、Co、Mn的計量比對該材料的合成及性能影響顯著。一般來說,Ni的存在能使LiNixCoyMn1-x-yO2的晶胞參數(shù)c和a值分別增加,同時c/a值減小,晶胞體積相應增大,有助于提高材料的可逆嵌鋰容量。但過多Ni2+的存在又會因為與Li+發(fā)生位錯現(xiàn)象而使材料的循環(huán)性能惡化。Co能有效地穩(wěn)定復合物的層狀結(jié)構(gòu)并抑制3a和3b位置陽離子的混合,即減小Li層與過渡金屬層的陽離子混合,從而使鋰離子的脫嵌更容易,并能提高材料的導電性和改善其充放電循環(huán)性能;但隨Co的比例增大,晶胞參數(shù)中的c和a值分別減小,c/a值反而增加,使得晶胞體積變小,導致材料的可逆嵌鋰容量下降。而Mn的引入除了大幅度降低成本外,還能有效地改善材料的安全性能,但Mn的含量太高則容易出現(xiàn)尖晶石相而破壞材料的層狀結(jié)構(gòu)。
目前,鎳鈷錳三元正極材料的研究主要集中在材料的合成以及電化學性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系上。在實際電池中,正極材料顆粒的形貌、粒徑分布、比表面積及振實密度等物性特征對材料的加工性能及電池的綜合電性能影響很大,為了拓寬鋰離子電池的應用范圍,尤其是將三元材料應用于對安全性、循環(huán)性以及倍率特性要求苛刻的動力電池上,高密度、粒徑分布均勻的球形三元材料的制備已經(jīng)成為研究的熱點,而如何在保證其電化學性能的前提下提高其振實密度則是三元材料走向大規(guī)模應用的關(guān)鍵。
預計到2015年和2020年我國車用和儲能鋰離子電池將達到如下目標(表l,2),大規(guī)模應用于電動交通、智能電網(wǎng)等領域,進一步促進新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
三元材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的結(jié)構(gòu)特點:
LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料具有與LiCoO2相似的單一的基于六方晶系的α-NaFeO2型層狀巖鹽結(jié)構(gòu),空間點群為R3m。鋰離子占據(jù)巖鹽結(jié)構(gòu)(111)面的3a位,過渡金屬離子占據(jù)3b位,氧離子占據(jù)6c位,每個過渡金屬原子由6個氧原子包圍形成MO6八面體結(jié)構(gòu),而鋰離子嵌入過渡金屬原子與氧形成的Ni1/3Co1/3Mn1/3O層。因為二價鎳離子的半徑(0.069nm)與鋰離子的半徑(0.076nm)相接近,所以少量鎳離子可能會占據(jù)3a位,導致陽離子混合占位情況的出現(xiàn),而這種混合占位使得材料的電化學性能變差。通常在XRD中,將(003)/(104)峰的強度比以及(006)/(012)和(018)/(110)峰的分裂程度作為陽離子混合占位情況的標志。一般情況下,(003)/(104)峰的強度比高于1.2,且(006)/(012)和(018)/(110)峰出現(xiàn)明顯分裂時,層狀結(jié)構(gòu)明顯,材料的電化學性能優(yōu)良。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的晶胞參數(shù)a=2.8622?、c=14.2278 ?。在晶格中鎳、鈷、錳分別以+
2、+
3、+4價存在,同時也存在少量的Ni3+和Mn3+,在充放電過程中,除了有Co3+/4+的電子轉(zhuǎn)移外,還存在Ni2+/3+和Ni3+/4+的電子轉(zhuǎn)移,這也使得材料具有了更高的比容量。Mn4+只是作為一種結(jié)構(gòu)物質(zhì)而不參與氧化還原反應。Koyama等提出2個描述LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2晶體結(jié)構(gòu)模型,即具有[√3×√3]R30°型超結(jié)構(gòu)[Ni1/3Co1/3Mn1/3]層的復雜模型,晶胞參數(shù)a=4.904 ?,c=13.884 ?,晶格形成能為-0.17eV和CoO2、NiO2和MnO2層有序堆積的簡單模型,晶格形成能為+0.06eV。因此,在合適的合成條件下,完全可以形成第一種模型,這種晶型在充放電過程中可以使晶格體積變化達到最小,能量有所降低,有利于晶格保持穩(wěn)定。
[Ni1/3Co1/3Mn1/3]超晶格型結(jié)構(gòu)模型
LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2有序堆積簡模型
三元材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的電化學性能及熱穩(wěn)定性
LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作為鋰離子電池正極材料,具有較高的鋰離子擴散能力,理論容量達278mAh/g,在充電過程中,在3.6V~4.6V之間有兩個平臺,一個在3.8V左右,另一個在4.5V左右,主要歸因于Ni2+/Ni4+和Co3+/Co4+2個電對,且容量可達250 mAh/g,為理論容量的91%。在2.3V~4.6V電壓范圍內(nèi),放電比容量為190 mAh/g,100次循環(huán)后,可逆比容量比190 mAh/g還要多。在2.8V~4.3V、2.8V~4.4V和2.8V~4.5V電位范圍內(nèi)進行電性能測試,放電比容量分別為159 mAh/g、168 mAh/g和177 mAh/g.且在不同溫度下(55℃、75℃、95℃)和不同倍率放電時充放電,材料的結(jié)構(gòu)變化均較小,具有良好的穩(wěn)定性,高溫性能良好,但低溫性能有待改進。
鋰離子電池的安全性一直都是商業(yè)化的一個重要衡量標準,在充電狀態(tài)下與電解液的熱效應是正極材料是否適用于鋰離子電池的關(guān)鍵。
DSC測試結(jié)果表明,充電后的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在250~350℃未發(fā)現(xiàn)尖峰,LiCoO2在160℃和210℃有2個放熱尖峰,LiNiO2在210℃有一個放熱尖峰。三元材料在這個溫度范圍內(nèi)也有一些放熱和吸熱反應,但反應要溫和得多。
三元材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制備技術(shù)有哪些:
正極材料微觀結(jié)構(gòu)的改善和宏觀性能的提高與制備方法密不可分,不同的制備方法導致所制備的材料在結(jié)構(gòu)、粒子的形貌、比表面積和電化學性質(zhì)等方面有很大的差別。目前LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制備技術(shù)主要有固相合成法、化學沉淀法、溶膠凝膠法、水熱合成法、噴霧降解法等。
固相合成法:一般以鎳鈷錳和鋰的氫氧化物或碳酸鹽或氧化物為原料,按相應的物質(zhì)的量配制混合,在700~1000℃煅燒,得到產(chǎn)品。該方法主要采用機械手段進行原料的混合及細化,易導致原料微觀分布不均勻,使擴散過程難以順利地進行,同時,在機械細化過程中容易引入雜質(zhì),且煅燒溫度高,煅燒時間長,反應步驟多,能耗大,鋰損失嚴重,難以控制化學計量比,易形成雜相,產(chǎn)品在組成、結(jié)構(gòu)、粒度分布等方面存在較大差異,因此電化學性能不穩(wěn)定。
案例
1、Y.J.Shin等將Co3O4和Li2CO3通過固相反應制得LiCoO2,然后將適量的LiCoO2、NiO、MnO2和Li2CO3通過固相反應得到LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。由于配料混合的不均勻性直接影響到正極材料中鎳鈷錳分布,因此產(chǎn)品在組成、結(jié)構(gòu)、粒度分布等方面存在較大差別,材料電化學性能重現(xiàn)性不好。
案例
2、N.Yabuuchi等將Ni(OH)
2、Co(OH)2和Mn(OH)2按Co:Ni:Mn=0.98:1.02:0.98充分混合,球磨,在150℃下預熱1h,然后在空氣中加熱到1000℃燒結(jié)14h得到LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,用高溫固相法直接燒結(jié)上述原料,容易出現(xiàn)混料不均、無法形成均相共熔體以及各批次產(chǎn)物質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。
溶膠-凝膠法:先將原料溶液混合均勻,制成均勻的溶膠,并使之凝膠,在凝膠過程中或在凝膠后成型、干燥,然后煅燒或燒結(jié)得所需粉體材料。溶膠凝膠技術(shù)需要的設備簡單,過程易于控制,與傳統(tǒng)固相反應法相比,具有較低的合成及燒結(jié)溫度,可以制得高化學均勻性、高化學純度的材料,但是合成周期比較長,合成工藝相對復雜,成本高,工業(yè)化生成的難度較大。
案例:J.Li等以鋰、鎳、錳、鈷的乙酸鹽為原料,檸檬酸為絡合劑,在80℃制成溶膠,然后在120℃干燥,形成凝膠,并在450℃預燒5h,900℃再焙燒15h,得到最終產(chǎn)物。
化學共沉淀法:一般是把化學原料以溶液狀態(tài)混合,并向溶液中加入適當?shù)某恋韯?,使溶液中已?jīng)混合均勻的各個組分按化學計量比共沉淀出來,或者在溶液中先反應沉淀出一種中間產(chǎn)物,再把它煅燒分解制備出微細粉料。化學共沉淀法分為直接化學共沉淀法和間接化學共沉淀法。直接化學共沉淀法是將Li、Ni、Co、Mn的鹽同時共沉淀,過濾洗滌干燥后再進行高溫焙燒。間接化學共沉淀法是先合成Ni、Co、Mn三元混合共沉淀,然后再過濾洗滌干燥后,與鋰鹽混合燒結(jié);或者在生成Ni、Co、Mn三元混合共沉淀后不經(jīng)過過濾而是將包含鋰鹽和混合共沉淀的溶液蒸發(fā)或冷凍干燥,然后再對干燥物進行高溫焙燒。與傳統(tǒng)的固相合成技術(shù)相比,采用共沉淀方法可以使材料達到分子或原子線度化學計量比混合,易得到粒徑小、混合均勻的前驅(qū)體,且煅燒溫度較低,合成產(chǎn)物組分均勻,重現(xiàn)性好,條件容易控制,操作簡單,目前工業(yè)上已有規(guī)模生產(chǎn)。
案例
1、S.C.Zhang等以LiNO3、Ni(NO3)
2、Co(NO3)2和MnCl2為原料按摩爾量的比3.3:1:1:1溶解在乙醇里形成總離子濃度為3mol/L的溶液,將此溶液以1滴/秒的速度滴加到3mol/L的KOH乙醇溶液中,分離出沉淀并在80℃干燥10h,然后在空氣中于400~800℃煅燒,獲得粒徑10~40nm的粉末正極材料。
案例
2、X.F.Luo等按化學計量比將NiS04·6H20、CoSO4·7H2O和MnS04·H2O溶解到蒸餾水中,在該混合溶液中緩慢加入2mol/L NaOH溶液和適量的2mol/L NH4OH,同時在50℃氬氣保護下激烈攪拌24h。反應完全后,將所得沉淀物過濾,并用蒸餾水洗滌,在50~60℃真空條件下干燥一夜。將所得產(chǎn)物與過量5%的Li0H·H20混合。將所得粉末壓成餅狀,在480℃加熱5h,650℃加熱9h,然后在空氣中于700~1000℃煅燒18h,獲得LiNi1/3C01/3Mn1/302。在以氫氧化物作沉淀劑的共沉淀的過程中,如果反應沒有惰性氣體保護,初始得到的Mn(OH)2就很容易被氧化成Mn00H和Mn02,而Mn2+則能在碳酸根離子或草酸根離子中穩(wěn)定存在。因此T.H.Cho工作組分別采用碳酸鹽共沉淀法和草酸鹽共沉淀法制備出正極材料LiNi1/3C01/3Mn1/302。
水熱合成法:水熱合成技術(shù)是指在高溫高壓的過飽和水溶液中進行化學合成的方法,屬于濕化學法合成的一種。利用水熱法合成的粉末一般結(jié)晶度高,并且通過優(yōu)化合成條件可以不含有任何結(jié)晶水,且粉末的大小、均勻性、形狀、成份可以得到嚴格的控制。水熱合成省略了鍛燒步驟和研磨的步驟,因此粉末的純度高,晶體缺陷的密度降低。但是對于鋰離子電池來說水熱法并不是很好,當用水熱法以CoOOH為前驅(qū)體合成LiCoO2時,研究表明在160℃的高壓釜中反應48h,可以從混合物得到單相的Li CoO2,但其循環(huán)性能并不好,需要在高溫下熱處理,提高其結(jié)晶度后,LiCoO2的循環(huán)性能得以改善 其他方法:將鎳、鈷、錳、硝酸鋰在氨基乙酸中于400℃點燃,燃燒產(chǎn)物碾碎后在空氣中800℃加熱4h,冷卻后得到正極材料;將蒸餾水溶解的硝酸鋰、鎳鈷錳鹽通過噴霧干燥法制備得到正極材料;以鎳鈷錳鹽為原料,檸檬酸為絡合劑,配成溶液送入超聲噴霧熱分解裝置,得到[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2前驅(qū)體,再將前驅(qū)體與鋰鹽混合高溫燒結(jié)得到正極材料;
化學共沉淀法制備LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(方法與結(jié)論)
1、北京大學化工學院采用化學沉淀法制備出了LiXNi1/3Co1/3Mn1/3O2。即用去離子水將摩爾比為1:1:1的鎳鈷錳三氯化物配成1.5M的溶液,將三元氯化物溶液和碳酸氫銨溶液以固定的流速滴入裝有40℃去離子水的燒杯中,高速攪拌后真空抽濾,用去離子水多次洗滌后120℃烘干得到前驅(qū)體。將前驅(qū)體與碳酸鋰按照1.05:1混合并在馬沸爐中1000℃煅燒12h,自然冷卻后研磨篩分得到三元正極材料。
2、華南農(nóng)業(yè)大學理學院采用共沉淀法合成了正極材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。鎳、鈷、錳三元共沉淀物前驅(qū)體的合成方法為控制結(jié)晶法。沉淀劑分別為LiOH、NaOH+NH3.H2O、NH4HCO3、Na2CO3和NH4HCO3+Na2CO3。按鎳鈷錳1:1:1稱取硝酸鎳、硝酸鈷和硝酸錳配成適當濃度的混合溶液,將此混合溶液和適當濃度的沉淀劑通過流量計加入到反應釜中,控制攪拌速度、PH值和溫度。所得沉淀用去離子水洗滌干燥后得到鎳鈷錳三元沉淀物前驅(qū)體Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2或 Ni1/3Co1/3Mn1/3CO3。以n(Li):n(Ni1/3Co1/3Mn1/3)=1.05:1的比例將Li2CO3和前驅(qū)體球磨混合,將混合好的原料放入坩堝中并用一定大小的壓力將混合物壓緊,將坩堝放入程序控溫箱式電阻爐內(nèi),在空氣氣氛下于480℃恒溫若干小時,再以一定的升溫速率升溫至950℃,保溫一定時間后緩慢降至室溫,得到三元正極材料,將燒制好的樣品粉碎、研磨并過400目篩備用。
結(jié)論:由不同沉淀劑所合成的LiNi1/ 3Co1/ 3Mn1/ 3O2 材料具有均具有α2NaFeO2 型層狀結(jié)構(gòu)。以不同沉淀劑合成的產(chǎn)物的形貌有較大差異,而且影響了產(chǎn)物LiNi1/ 3 Co1/ 3Mn1/ 3O2 正極材料的電化學性能。其中采用NH4HCO3 + Na2CO3 為沉淀劑所合成的LiNi1/ 3Co1/ 3Mn1/ 3O2 材料的電化學性能最好,首次放電比容量為190.29 mAh/ g ,20 次循環(huán)后放電容量還保持161.29 mAh/ g ,容量保持率為84.8 %。
3、湘潭大學化學院以NiSO4、CoSO4、MnSO4、NH3·H2O、LiOH 為原料,采用共沉淀和高溫燒結(jié)法制備了鋰離子電池正極材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,并研究前體驅(qū)的制備中氨水用量對共沉淀的影響。結(jié)果表明,n(NH3·H2O):n(Ni2+-Co2+-Mn2+)=2.7:1 制備的前驅(qū)體,在900 ℃下煅燒10 h,制備的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的結(jié)構(gòu)與電化學性能較好,其首次放電容量達到187.5mAh·g-1,0.2C倍率50 次循環(huán)后容量仍為170.6 mAh·g-1,容量保持率為94.0 %。由不同前驅(qū)體制備的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 正極材料中, 當按n(NH3·H2O):n(Ni2+-Co2+-Mn2+)的值為好。
4、Yoshio采用碳酸鹽共沉淀法合成的球形LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,產(chǎn)品半徑在5μm左右,在電壓范圍內(nèi)2.8~4.5V放電容量達到186.7mAhg-1,不可逆容量損失僅為10.72%,且倍率性能好,以2.5C放電,容量為145 mAhg-1。
5、Sun和羅旭芳等采用氫氧化物共沉淀法,通過調(diào)整前驅(qū)體制備時的PH值、攪拌速度、絡合劑的量,制備得到粒徑為10μm、分布均一的類球形前驅(qū)體,與LiOH燒結(jié)后得到振實密度高達2.39g.cm-1的正極材料,比容量達到177 mAhg-1(2.8~4.5V),同時也具有較好的高溫放電性能,在55℃放電比容量高達168 mAhg-1。
6、Ohzuku采用共沉淀法合成的Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驅(qū)體與LiOH.H2O反應合成的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有較好的高溫放電性能以及大電流放電性能,在33℃、55℃、75℃測得材料的放電比容量分別為205 mAhg-
1、210 mAhg-
1、225 mAhg-1;在55℃以20C放電容量達160 mAhg-1。在2.5~4.6V電壓范圍內(nèi),以18.3mA/g放電,其比容量高達200 mAhg-1,放電平臺在3.75V左右,首次循環(huán)不可逆容量僅為20 mAhg-1。
7、Zhang等用有機溶劑共沉淀法制得粒徑為10~40nm的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,在50C、100C放電倍率下,經(jīng)過10個循環(huán)其比容量為100 mAhg-1,即比功率為15000KW.g-1,滿足綠色動力車的能源需求。
8、中科院青海鹽湖研究所將一定量的Co(NO3)226H2O、Ni(CH3COO)224H20和Mn(CH3COO)224H20,按化學計量比溶于二次蒸餾水中,同時,向混合溶液中通人氬氣;待鹽完全溶解后,向混合溶液中滴加適量的草酸溶液,并用適量的NH32H20調(diào)節(jié)溶液的pH值為8-9;過濾出的沉淀用蒸餾水洗滌多次至中性后50℃真空干燥,得到淡粉色的粉末。取一定量淡粉色物質(zhì)與化學計量比的Li2CO3混合,在強力攪拌下分散于C2H5OH/H2O的混合溶劑中;待多元混合物于50℃真空干燥后,在空氣中500℃預燒6 h;待預燒產(chǎn)物冷卻至室溫后壓成片狀,壓片于700~1 000℃空氣中焙燒12~24 h后冷卻至室溫后,充分研磨即得到三元正極材料LiMnl/3 Col/3 Nil/3 02。
結(jié)論:在制備三元正極材料LiCol/3 Nil/3 Mn1/3 02的過程中,利用氬氣作
2.7:1
制備的前驅(qū)體Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2,合成的正極材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的結(jié)構(gòu)與性能較為保護氣氛,采用共沉淀法制備得到的前驅(qū)體[Mnl/3 Nil/3 C01/3]C2042xH20中Co、Mn和Ni均為+2價,保證了前驅(qū)體中各離子的分散均勻性,并得到了分散均勻的三元沉淀;[Mnl/3Nil/3Co1/3]C2042xH20的TG/DSC分析表明,[Mnl/3 Nil/3 C01/3]C2042xH20中的x=2。[Mnl/3Nil/3C01/3]C2042xH20與碳酸鋰的混合物在乙醇一水溶液中能得到分散均勻的前驅(qū)體;前驅(qū)體的TG/DSC以及XRD研究表明,LiCo1/3 Ni1/3 Mn1/302的合成溫度大于600℃;且混合物在500℃預燒后于900℃煅燒12—24 h即可合成具有良好結(jié)晶三元正極材料。電池循環(huán)測試表明,900℃溫度下合成的正極材料具有較高的首次充放電容量,首次放電效率達到94.3%;循環(huán)伏安掃描分析表明以此法(氬氣保護草酸共沉淀,乙醇溶液分散,900℃空氣中煅燒)合成的三元正極LiCol/3Ni1/3Mn1/302在4.5 V附近沒有不可逆容量所造成的陽極峰,表明900℃溫度下合成的正極材料在經(jīng)過多次循環(huán)后仍具有較高的容量。
9、Hu將相等摩爾比的Ni、Co和Mn硝酸鹽在室溫下進行攪拌,然后加入適量的LiOH2H20,加入NH4OH作為螯合劑。共沉淀物通過過濾、洗滌、干燥后,將共沉淀氫氧化物先在500℃煅燒5 h,然后將LiOH2H20與經(jīng)過煅燒后的產(chǎn)物CoNiMn04按照化學計量比進行混合球磨。先在450℃固相煅燒6h,然后再在900℃固相煅燒12 h。制備的材料的晶格參數(shù)a=0.2882nm,c=1.438 2nm。在3.0-4.5 V電壓下,分別在0.1,0.5和1.0 C下充放電,其首次放電容量分別為189.54,168.37和167.59 mAh2g-1,50次循環(huán)后的容量保持率分別為92.59%,78.70%和62.51%。
采用氫氧化物共沉淀法制各正極材料前驅(qū)體,Mn不僅以Mn(OH)2的形式沉淀,部分還會被氧化為Mn3+和Mn4+,以MnOOH或Mn02的形式沉淀出來,因此,在前驅(qū)體制備過程中,可以使用惰性氣體進行保護,防止Mn2+的氧化。
10、Cho以Na2C03為沉淀劑,制備了LiNil/3Col/3Mn1/302,在2.8—4.5 V電壓下,在20mA2g-1電流密度下,材料的放電比容量為186.7mAh2g-1,循環(huán)30次后,材料的容量保持率為89.28%。在2.5 C(450 mA2g-1)條件下,首次放電比容量為144.79 mAh2g-1。通過對比研究,結(jié)果表明LiNil/3Col/3Mn1/302正極材料的晶體結(jié)構(gòu)和電化學性能隨著合成條件的變化而改變。
采用碳酸鹽共沉淀法雖然能夠解決Mn(OH)2在空氣中易被氧化的問題,但在實際操作中碳酸鹽與Ni、Co和Mn離子的沉淀不完全,限制了其在商業(yè)化生產(chǎn)中的應用,需要做進一步的研究以后,才能進入工業(yè)化的應用。
11、江南大學化工學院將摩爾比為1:1:l的Ni(NO3)226H20,Co(N03)226H20,Mn(CH3C00)224H20溶于去離子水中,配成2mol/L的溶液。將其緩慢滴加到連續(xù)攪拌的反應釜中。同時,將Na0H-Na2C03(摩爾比為1:1,NaOH濃度為1mol/L)溶液滴入反應釜中,小心調(diào)節(jié)攪拌器的轉(zhuǎn)速以及兩種溶液的滴加速度,以維持溶液的pH為11左右。當兩種溶液滴加完成后,繼續(xù)快速攪拌10h,并嚴格控制溶液的pH值。將沉淀過濾、洗滌、干燥,于5∞℃下分解5h。取出后加入過量5%的Li0H2H20,充分研磨均勻,放人馬弗爐中分別以850℃、900℃、950℃的溫度燒結(jié)10h,自然冷卻至室溫,研磨,再在前一溫度的基礎上燒結(jié)10h,制得最終產(chǎn)物。
結(jié)論:以Ni(N03)226H20,Co(N03)226H20,Mn(CH3COo)224H20,LiOH2H20為原料,采用Na0H—Na2C03共沉淀的方法,以850℃、900℃、950℃的溫度,在空氣中合成了具有完整的α-NaFe02結(jié)構(gòu)的三元層狀材料LiNi1/3C0l/3Mnl/302。測試結(jié)果表明,在相同的燒結(jié)制度下,900℃合成的材料初次放電容量達到169.4nAh/g,初次庫侖效率達到83.2%,20次循環(huán)仍能保持其初始容量的96.3%,顯示出良好的循環(huán)性能。有望作為優(yōu)良的鋰離子電池正極材料。
12、Shao-Kang Hu等將相等摩爾比的Ni、Co、Mn金屬硝酸鹽在室溫下進行攪拌,然后加入適量的LiOH2H2O,NH4OH作為螯合劑加入。共沉淀物通過過濾、洗滌、干燥后,將共沉淀氫氧化物先在500℃進行5 h的煅燒,然后將LiOH2H2O與經(jīng)過煅燒后的產(chǎn)物CoNiMnO4,按照化學計量比進行混合,球磨。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的制備是通過在馬弗爐中,450℃,固相煅燒6 h,900℃,固相煅燒12 h完成的。晶胞參數(shù)a=2.882?,c=14.38?。在3.0~4.5 V充放電電壓范圍,以0.1 C,0.5 C,1 C倍率充放電,首次放電容量分別為189.54 mAh2g-1,168.37 mAh2g-1,167.59mAh·g-1,50次循環(huán)以后的容量保持率分別為92.59%,78.70%,62.51%。
13、對于合成高密度前驅(qū)體Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2的方法,根據(jù)相關(guān)文獻的報道,作為絡合劑的氨水是獲得高密度前驅(qū)體的一個關(guān)鍵因素,選擇過渡金屬的醋酸鹽,醋酸鎳(Ni(CH3COO)224H2O),醋酸鈷(Co(CH3COO)224H2O)和醋酸錳(Mn(CH3COO)224H2O)作為過渡金屬離子原料,氫氧化鋰(LiOH2H2O)為沉淀劑,氨水作為絡合劑。實驗路線為先將三種金屬離子的醋酸鹽按照相同的摩爾濃度混合均勻,然后加入沉淀劑進行共沉淀反應,再加入氨水作為絡合劑,反應的終點通過加入氨水控制pH值來決定。實驗在普通的空氣氣氛下進行,恒溫水浴箱溫度控制在55℃附近。我們對能夠影響到最終共沉淀產(chǎn)物形貌和性能的參數(shù),如:pH值,過渡金屬濃度,沉淀劑濃度,絡合劑濃度等因素進行了詳細的研究。
pH值為10.5時,制備的前軀體顆粒大小適中,分布均勻,所得類球形顆粒形貌最規(guī)則,尺寸均一,直徑在20μm左右;當pH值為9.5時,顆粒大小不一,其中有大顆粒,也有小顆粒,粒度分布不均勻,這些小顆??赡苁欠磻笃谏傻母绘囶w粒;隨著pH值的逐漸增大,溶液的過飽和度增大,以成核為主導,晶粒長大變得困難,當pH值為11.5時,顆粒變小,球形度降低,顆粒間的分散性較差,此時晶粒尺寸較小,表面層離子的極化變形和重排使表面晶格畸變,有序性降低,在pH值較高時(pH值=11.5),液相共沉淀溶液為深褐色,溶液中晶粒的成核速度明顯大于晶粒的成長速度,在堿性條件下,Mn(OH)2很容易和空氣或者是反應溶液中的氧氣發(fā)生反應生成MnO(OH),在整個共沉淀過程中,不斷有這樣的富錳小顆粒生成,這些小顆粒的徑粒尺度在1.5~4.5μm,沒有達到共沉淀的目的。當pH值繼續(xù)增大時,會使晶核結(jié)構(gòu)趨于無定形化,逐漸有絮狀沉淀生成。
對于金屬離子濃度的選擇,當金屬離子濃度為2.0mol2L得到的前軀體整體形貌規(guī)整,顆粒尺度接近,顆粒粒徑在25μm附近所以認為金屬離子濃度為2.0 mol2L-1是一個合適的選擇。
當沉淀劑濃度較小,為2.0 mol2L-1時,存在部分大顆粒(顆粒粒徑在40μm左右)和小顆粒(顆粒粒徑在10μm左右),粒度分布不夠均勻,并且振實密度偏低,經(jīng)測試為1.21 g2cm-3,隨著沉淀劑濃度的增加,這種情況逐漸改善,沉淀劑濃度在3.0 mol2L-1附近時,顆粒尺度相對接近,但是仍有細小顆粒的存在,當沉淀劑濃度增加到4.0 mol2L-1,得到的前軀體顆粒形貌規(guī)整,顆粒尺度接近,顆粒粒徑在15μm附近,振實密度為1.56 g2cm-3。最后,當沉淀劑濃度在5.0 mol2L-1,顆粒明顯變小,球形度降低,顆粒間的分散性較差。所以通過上述分析,認為沉淀劑濃度在4.0 mol2L-1附近的時候,制備的前軀體從顆粒尺度,整體形貌均符合要求。
由于Ni,Co,Mn三種金屬陽離子與氨水的絡合能力不同,強弱順序為Ni2+>Co2+>Mn2+,所以當絡合劑濃度過高時(4.5~6.0 mol2L-1),容易出現(xiàn)很多細小的顆粒,徑粒在2~4.5μm,這些就是富鎳小晶粒。造成不均勻沉淀。當絡合劑濃度為3 mol2L-1時,三種陽離子的沉淀速度比較一致,在氨水的絡合作用下,晶粒的生長速度大于成核速度,使晶粒有序生長,沉淀均勻,顆粒大小尺度接近。而過低的絡合劑濃度同樣不利于共沉淀產(chǎn)物的生成,當絡合劑濃度較小的時候,絡合反應時間增加,并且需要較大的反應容積,所以通過以上分析,選擇相對較小的絡合劑濃度(3 mol2L-1)來制備共沉淀前驅(qū)物。
當陳化時間較少時(4~6 h),生成物的顆粒尺寸大小不一,伴隨有少量的細碎顆粒和結(jié)塊現(xiàn)象,出現(xiàn)這種情況是由于,在較少的陳化時間條件下,雖然已經(jīng)完成了晶粒成核的過程,但是對于陳化時間較短,對于晶粒的生長沒有達到預想的效果。隨著陳化時間的加長,當陳化時間達到8 h的時候,顆粒分散均勻,顆粒大小尺度接近,并且振實密度較高,為1.54 g2cm-3。當陳化時間進一步增加時,反應生成的共沉淀產(chǎn)物在溶液中的停留時間過長,顆粒間團聚現(xiàn)象嚴重,連結(jié)成無規(guī)則形態(tài)。所以本實驗通過陳化試驗結(jié)果分析,將最終的液相共沉淀產(chǎn)物陳化時間確定為8 h。
加料速度決定了兩液相瞬間接觸位置的離子濃度,使得局部飽和度不同,從而對晶體成核和生長速率產(chǎn)生影響,得到不同顆粒尺度和形貌的前軀體。當加料速度較快時,溶液過飽和度高,成核占主導地位,使得晶粒成長困難,此時若繼續(xù)保持較快的加入速率,將導致生成大量的小晶體,嚴重的還可能生成無定形沉淀,這將嚴重影響到最終合成的鋰離子電池正極材料的性能;當加料速度較慢時,晶粒的生長占主導地位,使得反應生成物在溶液中的停留時間增長,晶粒間團聚現(xiàn)象加重,容易導致形成無規(guī)則狀態(tài)。本實驗的加料速度控制在0.8~1 L/h。
在攪拌器的不斷攪動下,反應物之間相互碰撞,接觸并發(fā)生反應,使得生成的晶核逐漸長大,攪拌的速率直接決定著絡和以及沉淀反應進行的效果,最終影響到制備出的前軀體的形貌和性能。在液相共沉淀反應體系中,攪拌的主要目的是使飽和溶液和加入料溶液均勻地混合,進而完成結(jié)晶反應。本實驗在液相共沉淀反應過程中,攪拌速率控制在300 r/m左右。
采用三段式固相反應的方法,三個溫度點分別為480℃,620℃和840℃(及以上),使LiOH2H2O可以更好的熔融和分解,并且使Li2O充分滲透到前驅(qū)體中去,反應物之間充分接觸,制備出的正極材料結(jié)晶度較高,晶體結(jié)構(gòu)更加規(guī)整。
最終固相煅燒溫度為840℃時,晶體結(jié)構(gòu)完整,顆粒形貌規(guī)整,電化學性能優(yōu)良,首次充放電容量分別為165.80 mAh2g-1和154.50 mAh2g-1,經(jīng)過20次充放電循環(huán)后的容量保持率為91.91%。
在隨著固相反應時間逐漸增長的過程中(8 h~14h),I003/I104的比值先增大,然后有所減?。ü滔鄿囟葹?4 h),(102)/(006)和(108)/(110)兩對峰分裂逐漸明顯,衍射峰也逐漸變得尖銳,當固相反應時間為8 h時,所制備的LiNil/3Co1/3Mnl/3O2正極材料由于高溫固相反應時間較短,材料未能形成良好的層狀結(jié)構(gòu),材料中陽離子的無序度較高,出現(xiàn)陽離子混排的情況比較明顯,同時晶體結(jié)晶度也較差。隨著固相反應時間的增加,層狀特性逐漸明顯,晶體中陽離子擴散的更為均勻。當煅燒時間達到12 h時,I003/I104值顯著增大,(102)/(006)和(108)/(110)兩對峰分裂明顯,衍射峰尖銳,表明此時所得正極材料晶體中陽離子分散更為均勻,晶體層內(nèi)緊密收縮,層狀特性趨于完美。
隨著固相反應時間的增加,顆粒的團聚顯現(xiàn)明顯減弱,在煅燒時間為12 h時,顆粒尺寸一致,形貌規(guī)整,清晰。在固相反應時間相對較少的8 h和10 h中,顆粒尺寸變化明顯,并且伴隨著團聚現(xiàn)象,在固相反應時間為14 h時,顆粒尺寸有所增大。固相合成時間較短時,合成的樣品顆粒球形度較差,不利于形成類球型形貌。
研究了在固定煅燒溫度(840℃),不同煅燒時間制備LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料。在840℃,分別恒溫保持8 h,10 h,12 h和14 h,制備4種不同樣品。分別對4種樣品進行形貌,晶體結(jié)構(gòu)以及充放電性能測試,試驗結(jié)果表明合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料時,高溫煅燒時間為12 h是最合適的,此條件下制得的樣品形貌規(guī)則,首次放電容量為154.50 mAh2g-1,容量保持率高,經(jīng)過20次充放電循環(huán)后保持率為91.91%。
為了彌補Li元素在鍛燒時的損失和優(yōu)化材料的電化學性能,研究了不同Li/(Ni+Co+Mn)摩爾配比對LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2性能的影響,實驗結(jié)果表明,隨著Li/(Ni+Co+Mn)摩爾配比的增加,晶體結(jié)構(gòu)逐漸完整,首次放電容量增大,當Li/(Ni+Co+Mn)摩爾配比為1.12/1時,合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料具有顆粒形貌規(guī)則,尺寸大小一致,I003/I104的值為1.988,說明陽離子混排程度低,電化學性能表現(xiàn)優(yōu)異,經(jīng)過20次充放電循環(huán)后放電容量為142.00 mAh2g-1。
在2.8~4.6 V電壓范圍內(nèi),掃描速度為0.1 mV2S-1的循環(huán)伏安曲線。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2電極材料都出現(xiàn)了兩對明顯的反應峰,分別對應電極材料在充電和放電過程中的氧化還原過程,氧化峰和還原峰基本對稱,并且沒有其它的峰出現(xiàn),說明該材料的可逆性較好。Mn在這里為非電化學活性物質(zhì),不參與電化學反應,在鋰脫嵌的過程起著支撐和穩(wěn)定電極材料結(jié)構(gòu)的作用。在CV曲線中,3.9/3.7 V左右出現(xiàn)一對氧化還原峰對應著充放電過程中的Ni2+/Ni4+的氧化還原反應。
鋰離子電池電極材料的交流阻抗Nyquist圖譜主要由三部分組成:一是在高頻區(qū)的第一個半圓弧,是由于電解液和電極表面的極化反應形成的SEI膜阻抗,二是位于中頻區(qū)的第二個半圓弧,此半圓弧為電化學阻抗,三是位于低頻區(qū)的一條斜率近似為45°的斜線,斜線反應的是Li+離子擴散引起的Warburg阻抗。伴隨著鋰離子電池充放電循環(huán)次數(shù)的增加,SEI膜阻抗變化不大,但是電化學阻抗明顯增大,這是鋰離子電池電極在循環(huán)過程中容量衰減的主要原因。
14、前驅(qū)體的制備:將NiSO4、CoSO4、MnSO4以摩爾比Ni:Co:Mn=1:l:l配成一定濃度的混合溶液,與相同摩爾濃度的Na2CO3和氨水的混合溶液按照一定的流量加入到溫度恒定、攪拌劇烈的共沉淀反應釜中,反應一定時間得到 Nil/3Col/3Mnl/3CO3沉淀。本研究所采用的是連續(xù)進料連續(xù)出料的方式,通過控制產(chǎn)物的反應時間來控制產(chǎn)物的粒度。用抽濾機對產(chǎn)品進行液固分離,得到的產(chǎn)物再用去離子水洗滌三次以洗凈產(chǎn)物中的SO42-,并用BaCl2檢驗。洗凈后的Ni1/3Col/3Mnl/3CO3在80℃下干燥。通過控制反應條件可得到流動性好、粒徑分布集中、振實密度高的前驅(qū)體供后續(xù)的合成工藝使用。
球形正極材料LiNil/3Co1/3Mn1/3O2的制備:合成工藝一:將球形Nil/3Col/3Mn1/3CO3氧化分解,所得氧化物按Li與氧化物中總金屬為一定的摩爾比配入鋰源,在一定溫度下鍛燒,隨爐冷卻得到球形LiNi1/3Co1/3Mn1/302。在該工藝過程中分別研究不同的氧化溫度對氧化物形貌的影響,合成溫度對 LiNi1/3Col/3Mn1/3O2的結(jié)構(gòu)、物理性能、電化學性能的影響,以確定最佳的氧化溫度和合成的溫度;合成工藝二:直接將球形Ni1/2Col/3Mn1/3C03按與合成工藝(一)相同的配比配入碳酸鋰,先在低溫下恒溫一段時間,然后在工藝一得出的最佳的合成溫度下高溫處理,隨爐冷卻得到球形LiNi1/3Co1/3Mn1/302。
比較通過兩種不同的合成工藝得到的球形LiNil/3Co1/3Mn1/302的物理和電化學性能,得出最佳的合成工藝。
將NiS0427H2O、CoSO427H2O、MnSO422H20按摩爾比為l:l:l配成總濃度為 1.0mol.L-1,的溶液,與 1.0mol.L-1的Na2CO3按反應計量比并流加入到攪拌的反應釜中,同時加入一定量的氨水,維持反應體系中NH3為2.4g2L-1,反應釜中以2.4g2L-1的稀氨水作底液。反應釜攪拌電機的轉(zhuǎn)速為500r2min-1,在55℃下反應一定時間得到球形Nil/3Col/3Mnl/3CO3。
Nil/3Co1/3Mn1/3CO3的預處理:根據(jù)預處理溫度對氧化物的金屬總量及對氧化物的密度的影響,恒溫時間為5小時,預處理溫度應在500℃以上才能保證前驅(qū)體的分解完全,不影響配料的均勻性,但預處理溫度過高影響到球形LiNi1/3C1/3Mn1/3O2的化學反應活性,同時合成溫度太高會導致不同球形顆粒之間的粘結(jié),從而破壞材料的球形度,所以氧化過程在低溫下進行較為合適。處理得到的球形顆粒呈多孔狀,在合成球形LiNi1/3Co1/3Mn1/302時利于熔融碳酸鏗在顆粒內(nèi)的部的遷移,使反應更加充分。此外在合成LiNi1/3Co1/3Mn1/302時,必須經(jīng)過高溫處理,而在后續(xù)合成工藝中同樣可以增加材料的振實密度,所以氧化過程中最合適的處理溫度為500℃。
評定三元材料好壞的方法因素(各種檢測方法總結(jié))
1、性能測試
循環(huán)性能測試:
測試循環(huán)一定次數(shù)后容量保持率的大??;容量大小;容
量衰減程度;
倍率性能測試:
以一定倍率放電,看平均電壓及容量保持率。平均電壓
越高越好。
高低溫性能測試:在低溫、常溫、高溫下電壓降的多少,容量保持率多少。
電壓降越小越好,荷電保持能力測試:滿電態(tài),常溫擱置(天),之后進行放電容量測試,放
到一定電壓后看容量保持率。
快速充放電能力測試:以不同倍率充電,看不同倍率充電容量與最小倍率
充電容量的比值;看恒流容量與充電容量的比值,都是越大越好。
安全性能測試:過沖:滿電態(tài)電池以一定電流過沖到一定電壓,繼續(xù)恒壓
充電電池不燃不爆??措姵爻跏紲囟群妥罡邷囟?,計算溫升多少。
短路測試:電池負極端放氣閥打開,看有煙冒出還是起火,正極端放氣閥的變化,最高溫度是多少,有無造成起火爆炸。
針刺:
首次充放電曲線:首次充電比容量;首次放電比容量;首次充放電效率;
循環(huán)-伏安測試:一般采用三電極體系,金屬鋰片作為參比電極,通過循
環(huán)伏安曲線,可以得到在設定的電壓范圍內(nèi),電極極化電流隨電極電位的變化而發(fā)生的化學反應;通過不同的氧化還原峰的位置和強度,可以分析該電極所進行的反應類型和電化學機理;根據(jù)在固定電位的重復掃描可以判斷測試材料的可逆性;4.5 V附近沒有出現(xiàn)由于不可逆容量造成的陽極峰。除了充放電過程中對稱的氧化還原峰有無其他峰出現(xiàn)。氧化還原峰對稱說明充放電過程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
交流阻抗EIS測試:交流阻抗(EIS)測試是通過對特定狀態(tài)下,對被測體
系施加一個小振幅的正弦波電位(或者電流)擾動信號,通過研究相應的響應信號與擾動信號之間的關(guān)系以及充放電循環(huán)過程中的阻抗特性變化,進行的一種電極過程動力學測試方法。鋰離子電池電極材料的交流阻抗Nyquist圖譜主要由三部分組成:一是在高頻區(qū)的第一個半圓弧,是由于電解液和電極表面的極化反應形成的SEI膜阻抗,二是位于中頻區(qū)的第二個半圓弧,此半圓弧為電化學阻抗,三是位于低頻區(qū)的一條斜率近似為45°的斜線,斜線反應的是Li+離子擴散引起的Warburg阻抗。
2、XRD分析:
由峰的強度與峰的位置確定為六方晶系,R3m空間群,層
狀α—NaFeO2結(jié)構(gòu);衍射峰尖銳說明結(jié)晶程度高;看有
無雜質(zhì)峰;(006)/(102)及(108)/(110)峰明顯分開說明層狀結(jié)構(gòu)明顯;I(003)/I(104)比值越大,大于1.2,陽離子有序程度越高;R值(I(006)+I(102)/I(101))越小,晶體結(jié)構(gòu)越有序;
3、SEM分析:
產(chǎn)物形貌是否粘結(jié),是否為球形,是否團聚,顆粒大小是
否均勻,是否均勻分散,顆粒大小適中,表面是否粗糙,排列是否緊密,4、成分分析:
采用ICP-AES元素分析方法測定合成樣品中各金屬元素的含量是否與理論值一致。
5、熱重差熱分析:即TG-DTA分析。在升溫過程中測試樣品晶型結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變、材料自身熔融、吸附等物理變化;脫去結(jié)晶水、材料受熱分解、在空氣氣氛中氧化還原等化學變化;以此確定合理的高溫固相反應的溫度和升溫控制程序;差示掃描量熱分析(DSC)是在程序控制溫度下,測量物質(zhì)和參比物之間一種技術(shù)。DSC的主要特點是試樣和參比物分別具有獨立的加熱器和傳感器,整個儀器由兩個控制系統(tǒng)進行監(jiān)控,其中一個控制溫度,使試樣在同樣的溫度下升溫或降溫,另一個用于補償試樣和參比物的溫度始終保持相同,這樣就可以從補償?shù)墓β手苯忧蟪鰡挝粫r間內(nèi)的燴變,即熱流率dH/ dt,單位為mJ.s-l,DSC記錄的是熱流率隨溫度或時間的曲線,稱為DSC曲線。
6、粒徑分析:將樣品在0.2bar的壓力中分散后,采用德國新帕泰克公司的激光粒度測定儀對材料的粒度進行表征。其原理是依據(jù)不同大小的顆粒對入射激光產(chǎn)生不同的強度的散射光,再將不同強度的散射光經(jīng)一定的光學模型的數(shù)學程序進行處理,以測定材料的顆粒大小與分布。測試結(jié)果一般用中徑粒徑D50表示平均粒徑。H表示峰高,反應顆粒分布集中情況,常用H和(D90一D10)表示產(chǎn)物的集中度。
7、振實密度的測定:用振實密度測試儀測試材料的振實密度。將物料過150目篩后取100g粉末置于200ml量筒中,量筒放到振實密度測試儀上進行測試。振幅為2cm,頻率為150次.min-1,震動3000次后,測量物料體積,重量與體積之比即為振實密度。
影響三元材料品質(zhì)的原因
1、電池擁有良好循環(huán)性能主要源于LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中Mn的價態(tài)為+4價,Ni為+2價,Co為+3價,在充放電過程中,Mn-O鍵長變化很小,保持不變的MO6八面體可以在電化學過程中起到支撐結(jié)構(gòu)的作用,從而保證了在循環(huán)過程中不致由于結(jié)構(gòu)大幅劣化導致電池性能的不斷衰降。
2、采用薄電極,縮短Li+ 由電極內(nèi)部擴散至電極表面以及電子由電極內(nèi)部擴散至集流體的距離,大幅減小了Li+ 在電極中的傳導電阻,使得電池內(nèi)阻大幅降低,降低了電池倍率放電時的電壓降,同時保證了倍率放電時可以放出更多的容量,使得LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 三元材料優(yōu)異的倍率放電性能得以進一步體現(xiàn)。
3、在低溫(-30 ℃)放電時,電壓均下降較多,這主要是由于在低溫情況下Li+ 運動及傳導能力嚴重減弱,造成電池內(nèi)阻大幅上升,從而導致電池放電壓降較大,而高溫狀態(tài)下,Li+ 熱運動能力及離子擴散都得以增強,使得可以參與反應的Li+ 數(shù)量有所增加,同時也在一定程度上降低了電池內(nèi)阻,使電池放電壓降減小,從而使電池表現(xiàn)出高于常溫狀態(tài)的放電能力。
4、電池荷電保持能力通常由多方面因素影響,其中電極表面的缺陷、電極邊緣毛刺、隔膜厚度、電解液組成以及電池制備環(huán)境及過程控制等因素均可能造成電池荷電保持能力的下降;而對于電極材料自身而言,通常鋰離子電池正極材料多選用過渡金屬氧化物,在滿電態(tài)狀態(tài)下,金屬元素位于較高價態(tài),具有較強的氧化能力,極有可能與電解液、電極表面膜發(fā)生反應,這也是電池自放電較大的重要原因之一。
5、快速充放電時,隨著充電倍率增加,電極極化增大,因此恒流段容量逐漸減小,而充電容量自2 C 起至5 C,呈現(xiàn)出緩慢增加的趨勢,則主要是由于電池大倍率充電,使得電池溫度增加,從而促進了充電時電極反應的進行。
6、大粒徑的材料在高溫和高氧化態(tài)下具有更好的穩(wěn)定性能。
7、由于電池的比能量高,且電解液大多為有機易燃物等,當電池熱量產(chǎn)生速度大于散熱速度時,就有可能出現(xiàn)安全性問題。
8、鋰離子電池在濫用的條件下有可能產(chǎn)生使鋁集流體熔化的高溫(>700℃),從而導致電池出現(xiàn)冒煙、著火、爆炸、乃至人員受傷等情況。
9、鋰離子電池由于采用有機電解質(zhì)體系,有機溶劑是碳氫化合物,在4.6V左右易發(fā)生氧化,并且溶劑易燃,若出現(xiàn)泄漏等情況,會引起電池著火,甚至燃燒、爆炸;
10、鋰離子電池過充電反應會使正極材料結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而使材料具有很強的氧化作用,使電解液中溶劑發(fā)生強烈氧化,并且這種作用是不可逆的,反應引發(fā)的熱量如果積累會存在引發(fā)熱失控的危險。
11、美國Argonne國家實驗室的Jun Liu研究了富鋰的三元系材料作為功率型動力電池的性能,認為這種電池容量的衰減是由于碳負極表面SEI膜的不穩(wěn)定引起,因此他們分別使用碳酸乙烯(VEC,vinylethylene carbonate),雙草酸硼酸鋰(LiBOB)和二氟草酸硼酸鋰(LiODFB,Lithium oxalyl difluoro borate)作為添加劑,改善了電池SEI膜的穩(wěn)定性,有效延長了電池壽命。
12、Mn(OH)2 在堿性條件下很容易被氧化為+ 3 價,甚至被氧化為Mn3O4。
13、由于M(OH)2 ,MCO3(M = Ni、Co、Mn)的溶度積常數(shù)(Ksp)較小,且沉淀反應速度快,按通常方法只能得到很細的顆粒,其沉淀易呈現(xiàn)膠體狀,不利于雜質(zhì)離子的洗去,從而對以后燒成材料的性能有所影響。為了降低晶核的形成速率,在沉淀時常常要加入一定濃度的氨水, 使金屬離子與NH3 形成配合物[ Ni1/ 3 Co1/ 3 Mn1/ 3(NH3)n ](OH)2 或[Ni1/ 3Co1/ 3Mn1/ 3(NH3)n ]CO3 ,有利于減小瞬時沉淀物濃度Q ,促進晶粒的增長。但NH+4 濃度過大時,比如用NH4HCO3 又存在沉淀反應和配位反應的競爭。以致于配位能力較強的Ni2 +、Co2 + 沉淀不完全,難以得到所設計的計量比的前驅(qū)體,從而影響其電化學性能。所以同時也要調(diào)節(jié)一定的pH 值來控制沉淀溶解度。
14、合成溫度為900℃的材料具有最好的循環(huán)性能,溫度越高,越有利于層狀結(jié)構(gòu)的形成,并且會減少Ni2+與Li+的混排,減少Ni2+在3a位的存在,這樣就使得在脫鋰過程中由于Ni被氧化為Ni3+或Ni4+而導致的結(jié)構(gòu)塌陷減弱,材料的容量損失下降,循環(huán)性能得以提高。溫度過高也會導致鋰的揮發(fā)和氧的缺失,形成新的物相,造成層狀結(jié)構(gòu)的不完善。
15、PH值:由于在空氣氣氛下,錳離子對pH值的變化比較敏感,容易發(fā)生氧化反應,生成三價或四價的化合物,導致制備出的產(chǎn)物純度降低。
pH值為10.5時,制備的前軀體顆粒大小適中,分布均勻,所得類球形顆粒形貌最規(guī)則,尺寸均一,直徑在20μm左右;
隨著pH值的逐漸增大,溶液的過飽和度增大,以成核為主導,晶粒長大變得困難,當pH值為11.5時,顆粒變小,球形度降低,顆粒間的分散性較差,此時晶粒尺寸較小,表面層離子的極化變形和重排使表面晶格畸變,有序性降低,在堿性條件下,Mn(OH)2很容易和空氣或者是反應溶液中的氧氣發(fā)生反應生成MnO(OH),在整個共沉淀過程中,不斷有這樣的富錳小顆粒生成,這些小顆粒的徑粒尺度在1.5~4.5μm,沒有達到共沉淀的目的。當pH值繼續(xù)增大時,會使晶核結(jié)構(gòu)趨于無定形化,逐漸有絮狀沉淀生成。
當pH值為9.5時,顆粒大小不一,其中有大顆粒,也有小顆粒,粒度分布不均勻,這些小顆粒可能是反應后期生成的富鎳顆粒;
16、金屬離子濃度:對于金屬離子濃度的選擇,當金屬離子濃度為2.0mol2L-1得到的前軀體整體形貌規(guī)整,顆粒尺度接近,顆粒粒徑在25μm附近所以認為金屬離子濃度為2.0 mol2L-1是一個合適的選擇。
17、沉淀劑濃度:在4.0 mol2L-1附近的時候,制備的前軀體從顆粒尺度,整體形貌均符合要求。
18、絡合劑濃度:由于Ni,Co,Mn三種金屬陽離子與氨水的絡合能力不同,強弱順序為Ni2+>Co2+>Mn2+,所以當絡合劑濃度過高時(4.5~6.0 mol2L-1),容易出現(xiàn)很多細小的顆粒,徑粒在2~4.5μm,這些就是富鎳小晶粒。造成不均勻沉淀。當絡合劑濃度為3 mol2L-1時,三種陽離子的沉淀速度比較一致,在氨水的絡合作用下,晶粒的生長速度大于成核速度,使晶粒有序生長,沉淀均勻,顆粒大小尺度接近。而過低的絡合劑濃度同樣不利于共沉淀產(chǎn)物的生成,當絡合劑濃度較小的時候,絡合反應時間增加,并且需要較大的反應容積,所以通過以上分析,選擇相對較小的絡合劑濃度(3 mol2L-1)來制備共沉淀前驅(qū)物。
19、陳化時間:當陳化時間較少時(4~6 h),生成物的顆粒尺寸大小不一,伴隨有少量的細碎顆粒和結(jié)塊現(xiàn)象,出現(xiàn)這種情況是由于,在較少的陳化時間條件下,雖然已經(jīng)完成了晶粒成核的過程,但是對于陳化時間較短,對于晶粒的生長沒有達到預想的效果。隨著陳化時間的加長,當陳化時間達到8 h的時候,顆粒分散均勻,顆粒大小尺度接近,并且振實密度較高,為1.54 g2cm-3。當陳化時間進一步增加時,反應生成的共沉淀產(chǎn)物在溶液中的停留時間過長,顆粒間團聚現(xiàn)象嚴重,連結(jié)成無規(guī)則形態(tài)。所以本實驗通過陳化試驗結(jié)果分析,將最終的液相共沉淀產(chǎn)物陳化時間確定為8 h。
20、加料速度:加料速度決定了兩液相瞬間接觸位置的離子濃度,使得局部飽和度不同,從而對晶體成核和生長速率產(chǎn)生影響,得到不同顆粒尺度和形貌的前軀體。當加料速度較快時,溶液過飽和度高,成核占主導地位,使得晶粒成長困難,此時若繼續(xù)保持較快的加入速率,將導致生成大量的小晶體,嚴重的還可能生成無定形沉淀,這將嚴重影響到最終合成的鋰離子電池正極材料的性能;當加料速度較慢時,晶粒的生長占主導地位,使得反應生成物在溶液中的停留時間增長,晶粒間團聚現(xiàn)象加重,容易導致形成無規(guī)則狀態(tài)。本實驗的加料速度控制在0.8~1 L/h。
21、攪拌速率:在攪拌器的不斷攪動下,反應物之間相互碰撞,接觸并發(fā)生反應,使得生成的晶核逐漸長大,攪拌的速率直接決定著絡和以及沉淀反應進行的效果,最終影響到制備出的前軀體的形貌和性能。在液相共沉淀反應體系中,攪拌的主要目的是使飽和溶液和加入料溶液均勻地混合,進而完成結(jié)晶反應。本實驗在液相共沉淀反應過程中,攪拌速率控制在300 r/m左右。
22、高溫煅燒步驟:由TG-DTA曲線確定,T1:混合物水分蒸發(fā)、結(jié)晶水消失、前驅(qū)體分解、鋰鹽熔融分解總過程的最高溫度;T2:鋰鹽充分滲透到前驅(qū)體中,反應物之間充分接觸,期間由于鋰鹽揮發(fā)重量會稍有下降,到重量不變的溫度點;T3:產(chǎn)物晶格重組需要較大的活化能,以及提高結(jié)晶度,所以最終的煅燒溫度應該高于T2。
23、固相反應溫度T3:合成溫度太低離子的擴散受阻,晶格的重組難以完成。但是當合成溫度太高、合成時間太長又會導致晶體的分解和晶格結(jié)構(gòu)的畸變,同時加劇鋰的揮發(fā),很容易生成缺鋰化合物,并且容易發(fā)生金屬離子混排現(xiàn)象。從XRD、SEM及電化學性能確定最終固相煅燒溫度為840℃。
24、固相反應時間:當固相反應時間為8 h時,所制備的LiNil/3Co1/3Mnl/3O2正極材料由于高溫固相反應時間較短,材料未能形成良好的層狀結(jié)構(gòu),材料中陽離子的無序度較高,出現(xiàn)陽離子混排的情況比較明顯,同時晶體結(jié)晶度也較差。隨著固相反應時間的增加,層狀特性逐漸明顯,晶體中陽離子擴散的更為均勻。當煅燒時間達到12 h時,I003/I104值顯著增大,(102)/(006)和(108)/(110)兩對峰分裂明顯,衍射峰尖銳,表明此時所得正極材料晶體中陽離子分散更為均勻,晶體層內(nèi)緊密收縮,層狀特性趨于完美。
25、固相反應前不同Li/(Ni+Co+Mn)摩爾配比變化對LiNil/3Co1/3Mnl/3O2 的影響:
在通過高溫固相反應制備LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料時,由于最終的熱處理溫度較高,并且合成時間較長,此時金屬鋰的揮發(fā)嚴重,容易造成制備出的材料鋰缺陷,使材料性能惡化,所以采用在高溫固相反應時,適量的提高Li/(Ni+Co+Mn)摩爾配比來彌補鋰的揮發(fā)。
材料的振實密度隨著Li/(Ni+Co+Mn)摩爾配比的增加而增大。隨著Li/(Ni+Co+Mn)摩爾配比的增加,晶體結(jié)構(gòu)逐漸完整,首次放電容量增大,當Li/(Ni+Co+Mn)摩爾配比為1.12/1時,合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料具有顆粒形貌規(guī)則,尺寸大小一致,I003/I104的值為1.988,說明陽離子混排程度低,電化學性能表現(xiàn)優(yōu)異,經(jīng)過20次充放電循環(huán)后放電容量為142.00 mAh2g-1。
26、適度提高Ni,Mn含量,有助于晶體形成良好的層狀有序結(jié)構(gòu)。但Co含量的增加,使得層狀材料的整體穩(wěn)定性得到提高,但是放電容量相對較低。
27、沉淀劑的選擇:Ni、Co、Mn三種元素的核外電子排布式及晶體結(jié)構(gòu),物理化學性質(zhì)都很相似,其草酸鹽、碳酸鹽和氫氧化物的結(jié)構(gòu)相同,溶度積接近。因此可用液相共沉淀法制備晶型發(fā)育完全,粒徑分布均勻、振實密度高、流動性良好同時Ni、Co、Mn能在原子級水平混合的鋰離子電池正極材料 LiNil/3Col/3Mn1/3O2的前驅(qū)體。從Ni、Co、Mn的草酸鹽、碳酸鹽和氫氧化物25℃的溶度積可知合成Nil/3Co1/3Mn1/3C204、Ni1/3Co1/3Mnl/3CO3和Ni1/3Col/3Mnl/3(OH)2都是可行的,但是在合成Ni1/3Col/3Mnl/3(OH)2時反應條件較苛刻,因為鉆錳的氫氧化物在堿性條件下在空氣中就氧化成氧化鉆和二氧化錳,氧化鉆和二氧化錳由于溶度積非常小,易于形成金紅石型結(jié)構(gòu)的顆粒,阻礙了Ni1/3Col/3Mnl/3(OH)2顆粒的生長。因此Nil/3Co1/3Mn1/3(OH)2在制備過程中必須防止其氧化,才能制備出粒度大小合適的高振實密度高球形度產(chǎn)物,在制備過程中添加強還原劑之外,還必須用惰性氣體保護,所以制備球形Nil/3Co1/3Mn1/3(OH)2對反應設備要求較高。用草酸銨做為沉淀劑的探索性實驗表明,反應10分鐘就可以得到10微米以上的顆粒,沉淀時間較短,不易控制產(chǎn)物的形貌和粒徑,同時草酸銨的溶解度小,在工業(yè)化生產(chǎn)中,不利于提高產(chǎn)能。此外草酸銨的成本相對較高,母液中的草酸根離子對環(huán)境污染嚴重。而制備Nil/3Col/3Mnl/3CO3前驅(qū)體,所用的沉淀劑為工業(yè)級的碳酸鈉,來源較廣且價格便宜,Ni1/3Co1 /3Mnl/3CO3在堿性條件下不氧化,容易生長成球形產(chǎn)物,產(chǎn)物的粒徑容易控制,通過優(yōu)化條件合成的球形Ni1/3Col/3Mnl/3CO3的振實密度能達到 2.0gcm-3,和鎳鉆錳的氫氧化物前驅(qū)體相近,所以從制備條件的可操作性、制備的設備、原料的成本以及產(chǎn)業(yè)化等方面考慮,用碳酸鈉合成球形Nil/3Co1/3Mnl/3CO3相對最合適。
28、共沉淀法制備鎳鉆錳復合碳酸鹽的熱力學分析:化學共沉淀過程是一個成核與晶體生長競爭的過程,粒度大小就是受到兩過程的相互消長的影響。Ni、Co、Mn的溶度積很小易于成核,沉淀過程易生成細小顆粒,造成固液分離和洗滌困難,很難得到物理性能和后續(xù)加工性能很好的產(chǎn)品,因此在沉淀過程中,加入氨水作輔助絡合劑,控制體系中Ni2+、Co2+和Mn2+的濃度,以控制結(jié)晶過程中成核速度和晶體生長速度,前驅(qū)體制備的化學反應式 l/3Ni2++l/3Co2++l/3Mn2++Co32-=Ni1/3Co1/3Mn1/3Co3↓。
29、以Na2CO3作沉淀劑,得到成分均勻的碳酸鹽共沉淀物的最佳pH值為8.0左右。在此pH值的條件下,各種離子在溶液中的損失量最小。
30、影響化學共沉淀過程的動力學因素:溶液中結(jié)晶生長過程的動力學方程式:
I一成核速率;R-經(jīng)t時刻轉(zhuǎn)化為固相的溶質(zhì);v一晶體生長速率;t一時間;p一結(jié)晶物質(zhì)的密度;成核速率增大時,不利于晶體生長。共沉淀過程中晶體的成核速度經(jīng)驗公式:
I一成核速率;k一比例常數(shù)。Σs-1一液固表面張力;p一結(jié)晶物質(zhì)的密度;M一結(jié)晶物質(zhì)的摩爾質(zhì)量;T一絕對溫度;S/s。一過飽和度;表明增大過飽和度S/So利于提高成核速度I,由于成核速度的增加,晶體生長速度小于成核速度,產(chǎn)物的平均粒徑就會變小。溫度升高,原子遷移加劇利于成核,但對于那些溶解度隨溫度的升高而增大的物質(zhì),溫度升高不利于成核,即利于晶體生長。液相沉淀反應為擴散控制,在共沉淀過程中要得到顆粒分布均勻,形貌好的晶體除控制好沉淀過程中成核和生長速度外還應加強體系的傳質(zhì)傳熱,另外還有反應時間。微小顆粒的溶解度比大顆粒大,即正常飽和溶液條件下不能結(jié)晶,只有在溶液過飽和時才能形成晶核。
31、加料方式:常用的加料方式有三種:(1)將液中Ni2+、Co2+和Mn2+的混合溶液加入到沉淀劑溶液中;(2)將沉淀劑加入到Ni2+、Co2+和Mn2+的混合溶液中;(3)沉淀劑溶液與Ni2+、Co2+和Mn2+混合溶液并流加入;前兩種加料方式比并流加料容易操作。加料方式可以控制沉淀過飽和度,單向加料往往是一種物質(zhì)大量過量,反應初期主要是成核,到中后期,隨著濃度的降低,過飽和度下降,晶體趨向于生長,晶體的成核和生長是分開的兩個階段,所以產(chǎn)物的粒度和結(jié)晶形貌不易控制。并流加料卻能夠保證反應體系的穩(wěn)定,成核和晶體生長為一個同時進行的過程,容易得到粒徑和形貌穩(wěn)定的產(chǎn)物。
32、時間:晶體的轉(zhuǎn)化率與時間的3次方成正比,反應時間越長,晶體的轉(zhuǎn)化率越高,粒徑小的晶體的溶解度大于粒徑大的晶體,因而時間越長晶體粒度越大。反應初期,成核較少且顆粒小,可供晶體生長的界面較小,晶體生長緩慢;當反應進行到一定程度時,一方面原有晶核已獲不同程度長大,另一方面許多新的晶核生成,界面面積增大則晶體長得越快。反應結(jié)束后有一段時間的陳化不僅可以讓溶液中殘余離子得以充分反應,而且可讓剛生成的小晶核溶解,在大顆粒表面重新結(jié)晶析出,可讓產(chǎn)物粒徑分布更集中。反應時間在10小時以內(nèi)產(chǎn)物的粒徑D50變化很大,而在10小時以上時粒徑變化較小。原因是在材料的顆粒長大過程中材料的比表面積是不斷減小,其表面吸附力隨著顆粒的長大而減小,新生的晶核首先會吸附在具有更大的表面吸附力的小粒徑顆粒的表面進行生長,所以顆粒的生長趨勢隨其粒徑增加反而變小。
33、溫度:成核速率與溫度的exp(T-3)成正比,隨著溫度的升高,成核速率越小,因為較高的溫度,不僅加強了溶液內(nèi)部的傳質(zhì)傳熱,而且能夠加快晶體表面的離子遷移,加快晶體的生長速度。同時 Ni13Co1/3Mn1/3CO3和的溶解度隨溫度的升高而增大,所以升高溫度利于晶體生長.55±2℃
34、Ni2+、Co2+和M2+混合鹽溶液的濃度:其它條件相同的情況下,隨著反應物的濃度的增加,產(chǎn)物的平均粒徑減小,原因是濃度增加,單位體積中沉淀離子的增多,造成晶體的過飽和度增加,增大過飽和度S/S0利于提高成核速度。因為晶體的生長和成核是一個相互競爭的過程,增加了過飽和度從而增加了成核速度及減緩了晶體的生長,因此可通過控制反應物的濃度對體系中的過飽和度進行調(diào)節(jié)以控制晶體的生長。2.0mol.L-1
35、PH值:pH值太高,相應的沉淀離子濃度增加,晶體趨向成核,產(chǎn)物的粒徑較小,因此可通過控制反應體系的pH值得到粒徑大小合適的產(chǎn)物。
36、攪拌強度:流體的傳質(zhì)對反應的速度影響非常大,強烈攪拌能減少加料過程中對體系產(chǎn)生的局部過飽和而引起的大量成核,同時攪拌加強了反應離子在體系中的傳質(zhì),使其得以充分擴散,攪拌強度越大,單位時間內(nèi)有更多的反應物達到晶體的表面結(jié)晶。同時許多小顆粒在劇烈攪拌下由于溶解度比大顆粒溶解度大而溶解而在大顆粒表面重新結(jié)晶析出,因而制備出來的產(chǎn)物粒徑分布好,晶體發(fā)育完全。當體系中攪拌強度增加一定程度,作用于顆粒上的機械能大于產(chǎn)物的晶粒在大顆粒表面生長的能量時,晶粒則趨向于表面能更大的小顆粒的表面生長,即攪拌即阻礙了產(chǎn)物的大顆粒生長,所以轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為 900rmin-1,產(chǎn)物的中徑粒徑反而比 800rmin-1下得到的產(chǎn)物的粒徑小.500r.min-1合適。
37、絡合劑濃度:由于氨與鎳鉆錳金屬離子形成穩(wěn)定的絡合離子,而該絡合離子在沉淀劑CO32-在一定濃度下能釋放出金屬離子,生成沉淀,所以加入絡合劑NH3.H2O可以控制產(chǎn)物的形貌和粒徑.絡合劑的最佳濃度為2.4g2L-1.38、優(yōu)化前驅(qū)體的合成條件:合成前驅(qū)體的最佳合成條件:2.0mol.L-1的鎳鉆的金屬鹽溶液與 2.0mol.L-1的碳酸鈉溶液并流加入到攪拌速度為500r2min-1的反應釜中,同時加入氨水,反應釜中以濃度為2.4g2L-1,氨水作為底液,整個反應過程中保持溫度在55士2℃,氨水濃度為2.4g2L-1,反應時間為5小時。
39、預處理溫度:根據(jù)預處理溫度對氧化物的金屬總量及對氧化物的密度的影響,恒溫時間為5小時,預處理溫度應在500℃以上才能保證前驅(qū)體的分解完全,不影響配料的均勻性,但預處理溫度過高影響到球形LiNi1/3C1/3Mn1/3O2的化學反應活性,同時合成溫度太高會導致不同球形顆粒之間的粘結(jié),從而破壞材料的球形度,所以氧化過程在低溫下進行較為合適。處理得到的球形顆粒呈多孔狀,在合成LiNi1/3C1/3Mn1/3O2時利于熔融碳酸鋰在顆粒內(nèi)的部的遷移,使反應更加充分。此外在合成LiNi1/3C1/3Mn1/3O2時,必須經(jīng)過高溫處理,而在后續(xù)合成工藝中同樣可以增加材料的振實密度,所以氧化過程中最合適的處理溫度為500℃5h。40、鋰源的選擇:就鋰源而言以LiN03為鋰源合成的材料具有較好的可逆容量,因為硝酸鋰具有較低的熔點,在較低的溫度下(264℃)可熔化成液相,增大原料顆粒之間的接觸,促進離子擴散加快反應速度。但是LiNO3分解產(chǎn)物中含有大量的有毒氣體NOx,對環(huán)境污染嚴重,且LiNO3中結(jié)晶水含量不穩(wěn)定,極易隨環(huán)境而改變,因此在配料時對原料的配比難以掌握,所以硝酸鋰不宜用作鋰源。Li0H也具有較低的熔點(450℃),雖然也含有結(jié)晶水,但相對而言,LiOH.H2O的結(jié)晶水穩(wěn)定,原料配比容易控制。但氫氧化鋰為晶狀顆粒,結(jié)晶度大且顆粒較粗,混料時不容易均勻混合,影響配料的均勻性,因此氫氧化鋰在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中也不宜用作鋰源。Li2CO3雖然熔點較高,但它不含結(jié)晶水,性能比較穩(wěn)定,容易精確控制原料的配比得到符合化學組成的正極材料,一般在較高溫度下才能得到晶形比較完整、結(jié)晶度較好的正極材料,此時溫度早已超過了Li2CO3的熔點,此外Li2CO3可以根據(jù)要求預粉碎到一定的顆粒直徑,易實現(xiàn)材料的均勻混合,同時Li2CO3分解僅產(chǎn)生二氧化碳氣體,不會對環(huán)境構(gòu)成污染且價格最低。因此在本實驗中選用Li2CO3做為合成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的鋰源。
41、煅燒溫度:溫度對材料性能的影響很大,溫度過高,容易生成缺氧型化合物,材料的晶粒變大,比表面積變小,不利于鋰離子在材料中的脫出和嵌入;溫度過低,反應不完全,容易生成無定型材料,材料的結(jié)晶性能不好,且易含有雜相,對材料的電化學性能影響也較大。
A、預處理后的前驅(qū)體與鋰鹽混合煅燒溫度:結(jié)晶度高,粒徑分布均勻,一次顆粒較大的純相材料的電化學性能和加工性能都比較好,提高燒結(jié)溫度可以提高一次顆粒的尺寸,但是會減小材料的比表面積,隨著材料的比表面積減小,材料與電解液的接觸面積也會相應地減小,也就直接影響材料的充放電性能,所以只有當燒結(jié)溫度適中,才能使材料的加工性和電化學性能達到最佳狀態(tài)。溫度升高對產(chǎn)物的松比裝密度影響不大,而對產(chǎn)物的振實密度影響較大。溫度升高,一方面促使產(chǎn)物中的一次顆粒生長得粗大、致密,提高振實密度。另外原料中許多未成球的團聚小顆粒也由于固相反應而重新生長成結(jié)構(gòu)致密的產(chǎn)物。溫度條件實驗可以確定最佳的合成溫度為920℃12h。
B、碳酸鹽直接與鋰鹽混合煅燒溫度:用球形Nil/3Co1/3 /3Mn1/3CO3與碳酸鋰混合,在500℃下恒溫5小時,然后在900度下恒溫12小時,得到的球形 LiNil/3Co1/3 /3Mn1/302,在2.7一4.3v電壓范圍內(nèi),0.2C倍率下表現(xiàn)出150mAh.g-1,循環(huán)性能較好。用前驅(qū)體直接合成的LiNil/3Co1/3 /3Mn1/302相對前驅(qū)體經(jīng)過預處理合成的,材料的綜合性能稍差。
三元材料的修飾改性:
原因:鋰離子(r=0.76)與鎳離子(r=0.69)半徑相近,在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中存在陽離子混排現(xiàn)象,鋰層中鎳離子濃度越大,鋰在層狀結(jié)構(gòu)中的脫嵌越難,導致電化學性能變差。
摻雜元素:
Mg---當鎂取代部分的Ni或Co時,會導致容量的減少,循環(huán)性能變差;取代部分Mn時,材料的比容量、循環(huán)性能、在高氧化態(tài)下的熱穩(wěn)定性都得到提高。
Al、Ti---參雜量小于1/20的Al,材料的結(jié)構(gòu)沒有改變,放電容量保持率得到提高,隨參雜量的增加,參數(shù)a有輕微的變小,參雜量大于1/16時,容量保持率明顯下降。Al取代部分Co會升高放電電壓平臺,提高材料在4.3V下的熱穩(wěn)定性;Ti同樣可提高材料在4.3V下的熱穩(wěn)定性;
Mo6+---部分取代Mn,增加了材料中活性元素Ni的含量,可提高放電比容量和材料的循環(huán)性能;
Fe----部分取代Co后,Ni和Fe能被同時氧化,提高容量,可以減少陽離子混排現(xiàn)象;
Cr----在充電過程中與Ni同時被氧化,材料得到較高的首次放電比容量,還能提高材料顆粒的大小、庫倫效率、循環(huán)性能、允許大電流放電;Cr量為0.015時的正極材料電化學性能最佳;
F---參雜會導致過渡金屬的價態(tài)變化,引起一個復雜的晶格常數(shù)的變化,促進合成材料的顆粒在合成過程中增大,提高結(jié)晶度和振實密度,并且能改善正極材料的界面,避免與電解液接觸發(fā)生分解反應,增強了對電解質(zhì)中HF的抗腐蝕能力,提高正極材料的循環(huán)性能;另外F摻雜還可促進材料燒結(jié),使該材料粒徑通過粉碎分級控制成為可能,有利于該材料電極的制備。Al和F、Mg和F的參雜可提高材料的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、可逆比容量、循環(huán)性能,并提高材料的振實密度,從而提高電池的能量密度;
Si----材料在充放電過程中沒有阻抗的增加,具有更好的大電流充放電能力;
Zn----一方面利用Zn在充放電過程中不變價的特點來穩(wěn)定材料結(jié)構(gòu),另一方面,由于Zn的價態(tài)較低,摻雜可提高Mn的價態(tài),使材料中Mn3+盡量向結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的Mn4+轉(zhuǎn)變。摻雜改性:
對于采用金屬元素摻雜,能對LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的晶格結(jié)構(gòu)起到一定的支撐和穩(wěn)定作用,并且有效抑制晶胞結(jié)構(gòu)在充放電過程中的相變和塌陷,以達到提高材料的安全、循環(huán)性能和放電平臺的目的。
1、球形Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-xZnxO2的合成
將CoSO4.7H2O、NiSO4.7H2O、MnSO4.H2O按金屬摩爾比1:1;1混合溶液,同時按Zn:(Ni+Co+Mn)=0.03:097配入ZnSO4.7H2O,配成總濃度為2.0molL-1的溶液,與2.0 molL-1的Na2CO3按反應計量比加入到轉(zhuǎn)速為500rmin-1的反應釜中,同時加入一定量的氨水,在55℃下反應一定時間得球形(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-xZnxCO3。所的產(chǎn)物用去離子水洗滌3次,在80℃下烘干,得到碳酸鹽前驅(qū)體。將球形(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-xZnxCO3在一定溫度下氧化,按Li與氧化物過渡金屬一定的配比配入碳酸鋰,在920℃反應,隨爐冷卻得到Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-xZnxO2。
Zn摻雜能明顯改善LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的循環(huán)性能,但摻雜過多卻惡化材料的循環(huán)性能,當摻入量為0.05時出現(xiàn)四氧化三鈷相,惡化導電性,所以交換電流密度變小,材料的充放電容量下降。此外,摻雜Zn元素使LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2得電阻增加。摻雜Zn在改善循環(huán)性能的同時降低了材料的容量,原因一方面是Zn2+沒有變價,部分取代了有容量的鎳鈷錳元素,因此材料充放電過程中比容量會降低,另一方面,參入Zn2+,提高了材料中LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的化合價,使Mn3+氧化成Mn4+更加完全,相應的也降低了材料的容量。
2、Zr、La的摻雜:
將三元混合材料前驅(qū)體Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2和LiOH.H2O均勻混合,再分別單獨加入二氧化鋯(ZrO2)、氧化鑭(La2O3),并且按照不同的摩爾比例混合,將混合物首先進行預燒結(jié),然后在840℃進行12h的高溫煅燒,最終合成Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]xM1-xO2,(M=Zr、La,x=0.99)材料。摻雜后所制備的材料容量有所下降,但對于提高材料的循環(huán)性能有一定的效果。
包覆改性:
ZrO2、TiO2和Al2O3氧化物的包覆能阻止充放電過程中阻抗變大,提高材料的循環(huán)性能,其中 ZrO2的包覆引發(fā)材料表面阻抗增大幅度最小,Al2O3的包覆不會降低初始放電容量。
1、采用非均勻成核法對LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2進行表面包覆氧化鋁
采用非均勻成核法在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2表面包覆氧化鋁的前驅(qū)體Al(OH)3,關(guān)鍵在于控制好溶液中鋁離子濃度,使該濃度處于Al(OH)3發(fā)生均勻成核所需要的鋁離子濃度的臨界值和發(fā)生非均勻成核所需要的鋁離子濃度的臨界值之間。使得LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2顆粒成為成核基體,促使Al(OH)3晶核在被包覆顆粒表面生長。在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2表面包覆好Al2O3后,過濾烘干后,在一定溫度下進行熱處理,得到表面包覆納米氧化鋁的球形LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。
操作:為了使Al(OH)3與LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2有更好的相容性,生成的Al(OH)3顆粒能在球形LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2均勻成核,先對LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2進行預處理。再根據(jù)包覆物Al2O3的含量相對于LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的質(zhì)量分數(shù)為0.5%分別稱取所需的Al(NO3)3.9H2O分析純和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,用去離子水分別配成0.02molL-1的Al(NO3)3溶液和50gL-1的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O
2懸濁液,Al(NO3)
3溶液與LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2懸濁液在劇烈的攪拌下混合均勻。用0.5molL-1的氨水把PH值調(diào)節(jié)到9.0,反應過程控制氨水的流量,反應時間4h,陳化2h后過濾,用去離子水洗滌3次,100℃下恒溫5h,得到包覆Al(OH)3的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。再將其500℃下恒溫10h,即得到表面包覆Al2O3的球形LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。
2、Li(Ni-Co-Mn)O2的包覆改性:
碳包覆:主要是采用有機物為碳源,高溫裂解生成碳而均勻的包覆于材料表面。由于有機物高的裂解溫度(600℃~900℃),高溫下產(chǎn)生的碳容易將三元材料中的鎳鈷鋰還原,因此很少應用于三元材料的改性。
含鋁氧化物包覆改性:無定型結(jié)構(gòu)的Al2O3 在Li[Li0.05Ni0.4Co0.15Mn0.4]O2 顆粒表面形成了均一的薄層(大約5nm),結(jié)果表明,當采用LiPF6 電解液時,Al2O3 包覆層越薄,材料的容量越高,薄的Al2O3 包覆層對Li+在電極和電解液界面間的嵌入反應并不產(chǎn)生干擾。此外由于Al2O3 納米包覆層的存在,材料的倍率性能和高溫性能均優(yōu)于未包覆材料,這是由于Al2O3 包覆層的存在抑制了循環(huán)過程中電解液所產(chǎn)生的HF 對三元材料的腐蝕,因此減少了活性材料的分解,從而降低了電池的阻抗,改善了材料的電化學性能。
Li2ZrO3 的包覆改性:Li2ZrO3在非水電解質(zhì)中比較穩(wěn)定并且具有化學惰性,非常適合作為包覆層來保護電極材料,并且Li2ZrO3為含鋰化合物,用它做包覆材料不會阻礙鋰離子在充放電過程中的擴散。Ni等人采用浸漬法合成了Li2ZrO3包覆LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2三元材料,結(jié)果表明,Li2ZrO3包覆改善了LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2三元材料顆粒的表面性能,減少了電極材料與電解液的副反應,而且有效的降低了Li+與Ni2+的混合占位現(xiàn)象。因此其充放電性能與循環(huán)性能,尤其是在高溫下50°C,得到了很大的改善。
雖然采用不同的物質(zhì)對 Li[Ni-Co-Mn]O2 三元材料進行包覆改性后,電池的充放電容量提高程度不一,但是其循環(huán)性能卻都得到了大大的改善,尤其是在高溫高倍率下,多次循環(huán)后電池的容量衰減明顯減少。這是由于在使用LiPF6 電解液時,包覆層的存在抑制了循環(huán)過程中HF 對電極材料的腐蝕,減少了電解液與電極材料的副反應,阻止了Ni2+,Co3+,Mn4+金屬離子的溶解,從而降低了電池的阻抗,大大改善了材料的電化學性能。
3、Lil/3C01/3Mnl/302表面包覆修飾改性:
利用噴霧干燥法,制備出了LiNi1/3Co1/3Mnl/302正極材料,將其與Zr(OC3H7)4共同放入丙醇中,在80--90℃進行攪拌,直到獲得透明膠體。將最終的前驅(qū)體在450℃焙燒5 h,最終制備出表面包覆Zr02的LiNil/3C01/3Mnl/302正極材料。Zr沒有摻雜到LiNiI/3C01/3Mn1/302體相中,而是完全分布在LiNi1/3Co1/3Mnl/302材料的表面上。通過恒流充放電的測試,在充電截止電壓為4.5V時,表面包覆Zr02的正極材料在比容量和循環(huán)穩(wěn)定性上比未包覆的正極材料有所提高,并且還發(fā)現(xiàn)包覆Zr02可以抑制在充放電循環(huán)過程中的極化現(xiàn)象,表面包覆的Zr02阻止了活性物質(zhì)和電解液的直接接觸,從而減少了電解液在循環(huán)過程中的分解。
4、包覆TiO:
將三元正極材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2加入到水溶液中,恒溫攪拌,通過加入氨水將溶液的PH值調(diào)整在10,此時加入金屬鉈的硝酸鹽溶液,以便滴加一邊測定溶液的ph值,使PH值保持在10附近,勻速攪拌3h,恒溫陳化5h,將陳化后產(chǎn)物放入干燥箱,110℃恒溫干燥成粉末,最后將其放入馬沸爐,450℃恒溫保持5h,最終得到表面包覆金屬氧化物的三元正極材料。表面包覆金屬氧化物的量為0.5%mol。
第四篇:雞場中心校2012年師德教育活動實施方案
雞場中心校2012年師德師風教育
活動實施方案
為進一步加強師德建設,提高我鄉(xiāng)教職工的職業(yè)道德素質(zhì),教育和激勵廣大教職工立足本職、建功立業(yè),根據(jù)縣教育局《關(guān)于印發(fā)〈織金縣教育局2012年師德師風教育活動實施方案〉的通知》織教字[2012]19號文件精神,結(jié)合我鄉(xiāng)實際情況在全鄉(xiāng)教育系統(tǒng)開師德師風教育活動,為扎實開展好此項活動,特制定本方案。
一、工作主題和目標 師德建教育活動的主題是:結(jié)合縣教育局的工作主題“三個踐行”、發(fā)揚貴州教育精神和履行貴州教師誓詞、“做有人格魅力的人民教師”。大力弘揚人民教師愛崗敬業(yè)、關(guān)愛學生、教書育人、為人師表的高尚師德,立足本職,爭當時代先鋒、行動楷模,爭創(chuàng)一流業(yè)績,為加快我鄉(xiāng)教育事業(yè)發(fā)展、全面實現(xiàn)“十二五”規(guī)劃目標任務。
工作目標:學習葉志平、左相平等師德師風先進典型、要求教師擬定個人師德目標和個人從業(yè)感悟、開展師德評議議活動、評選師德標兵等活動為載體,把師德師風建設融入教師從教的每一個環(huán)節(jié),將師德考核納入教師績效考核的重要部分。提升師德素質(zhì),為我鄉(xiāng)教育發(fā)展提供有力保障。
二、活動內(nèi)容
1.認真學習各級教育工作會議精神、中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要、開展“三個踐行”(繼續(xù)深入踐行“生命感和責任感”;深入踐行“愛的教育”;深入踐行“系統(tǒng)育人”)活動,增強廣大教職工的職業(yè)光榮感、歷史使命感和社會責任感。
2.認真學習《教育法》、《教師法》、《義務教育法》、《中小學教師職業(yè)道德規(guī)范》、《教育部關(guān)于進一步加強和改進師德建設的意見》等法規(guī)文件,增強廣大教師的法制觀念,提高廣大教師的職業(yè)道德修養(yǎng),促使廣大教師自覺以教師職業(yè)道德規(guī)范指導自己的思想行為。發(fā)揚和實踐“貴州教育精神”,鼓舞教師士氣?!百F州教育精神”的主要內(nèi)容是:“開放自信,樂于奉獻;攻堅克難,勇于爭先。人一之,我十之,咬定青山不放松,不達目的不罷休?!?3.履行“貴州教師誓詞”,強化責任意識。
“貴州教師誓詞”的主要內(nèi)容是:“我是一名光榮的人民教師,我莊嚴宣誓:忠誠黨的教育事業(yè),貫徹黨的教育方針,履行教師神圣職責。修身立得,為人師表;追求真理,崇尚科學;敬業(yè)愛生,教書育人;淡泊名利,嚴謹治學;傳承文明,勇于創(chuàng)新;終身學習,不斷進步。為全體學生美好未來,我愿奉獻全部智慧和力量!”
4.開展師德建設探索,創(chuàng)新師德管理機制;開展師德師風民主評議和“師德標兵”評選活動(“師德標兵”候選人報材料包括:織金縣2012年“師德標兵”
候選人推薦表、1寸紅底數(shù)碼照、2000字左右的典型事跡材料、10—15分鐘人物專題片,于6月10日前交教育局師資股。),各校通過教師互評、學生評議教師、家長評議教師等多種形式,對教師的從教行為進行考核、作為職務評聘、評先選優(yōu)的重要內(nèi)容,各校評出1名“師德標兵候選人”。同時以各校撰寫評議的總結(jié)報告和評議結(jié)果匯總報教育局師資股備案。
評議活動分學期進行,6月5日前完成春季學期的評議,12月5日前完秋季學期評議。
三、織組領導
為加強領導組織,保障活動有序開展,我校領導高度重視師德教育活動,特成立工作領導小組,其成員如下:
組
長:周煥紅(校長)
副組長:楊軍(副校長)國鑫(教導主任)
成員:周昌盛(兩基專干)周濤 王鶴 曹紅以及各校校負責人。領導小組下設辦公室在中心校繼續(xù)教育辦公室,由周煥紅校長兼任辦公室主任,王鶴、周濤兩同志負責日常事務工作。
四、步驟、措施
本次活動共分三個階段。
第一階段:學習動員階段
1.組織發(fā)動。各學校召開動員會,進行廣泛深入的宣傳發(fā)動,統(tǒng)一思想認識,全面調(diào)動教職員工參與活動的積極性。
2.制定工作計劃、方案。各學校按照中心校要求,結(jié)合實際,制定切實可行的師德建設活動方案。
第二階段:活動實施階段
1.集中學習活動
要組織全體教職工認真學習有關(guān)文件及政策法規(guī),增強廣大教師的法制觀念,提高廣大教師的職業(yè)道德修養(yǎng),促使廣大教師自覺以教師職業(yè)道德規(guī)范指導自己的思想行為,不斷提高教職工的師德素養(yǎng)。
2.學習先進活動
教育部會同中央媒體推出2011“全國教書育人楷?!?。如:向葉志平、左相平同志學習。各校要利用網(wǎng)絡、報刊雜志等媒體,通過講座學習交流等形式。持久深入地開展向“全國教書育人楷?!钡葍?yōu)秀教師學習活動,引導廣大教師進一步增強教書育人的光榮感、責任感和使命感。要堅持把師德建設與開展創(chuàng)先爭優(yōu)活動相結(jié)合,注重培育、樹立、宣傳、推廣教師身邊的先進師德典型,充分發(fā)揮先進典型人物的引領、示范和標桿作用。
3.師德征文活動
在全鄉(xiāng)開展以“做有人格魅力的人民教師”為主題的師德征文活動。各學校要廣泛發(fā)動和認真組織廣大教師全員參加征文活動,并組織好對本校優(yōu)秀征文的評選推薦工作(具體活動方案見附件)。
4.師德演講活動
開展主題演講比賽,旨在增強廣大教師教書育人、為人師表的責任感和使命感,激勵廣大教師向先進模范人物學習,努力踐行師德規(guī)范,不斷加強師德修養(yǎng),嚴謹治學,開拓創(chuàng)新,無私奉獻,做人民滿意的教師。此項活動各校自行組織。
第三階段:總結(jié)上報階段
各學校要做好師德建設教育活動開展情況的總結(jié)工作,總結(jié)提升經(jīng)驗,查找問題不足,明確下一步工作目標及重點,各學校將活動開展情況(文字、圖片等)于5月20日前分別以書面材料和電子版的形式報中心校王鶴老師處。
四、具體要求
1.提高認識,加強領導。師德建設教育活動是各校推進依法治教進程,提高教師隊伍素質(zhì)的重要舉措,各學校要高度重視,真正把這項工作列入重要議事日程,要細化分工,周密安排,狠抓落實,確保良好效果。
2.明確任務,落實責任。各學校要認真研究制定教育活動具體的工作計劃和方案,明確具體職責,把活動的任務分解落實到每一位教師,使個個崗位有責任、人人肩上有擔子。
3.聯(lián)系實際,豐富內(nèi)容。師德建設教育活動要緊密聯(lián)系當前形勢和教育實際,要把師德教育活動與建立健全師德教育、考核、激勵和監(jiān)督機制結(jié)合起來,與弘揚人民教師美德和褒揚師德師風正氣結(jié)合起來,與反思和整改師德失范現(xiàn)象結(jié)合起來,與調(diào)動廣大教師工作積極性和創(chuàng)造性、為教育發(fā)展建功立業(yè)結(jié)合起來,切實從學校和教師的實際出發(fā)確定教育活動的具體內(nèi)容和形式,做到內(nèi)容豐富、形式靈活、結(jié)合緊密,使教育活動更加具有針對性和時效性。
4.狠抓典型,力促長效。各學校要注意在活動中發(fā)現(xiàn)好典型、培育好典型;要搞好典型的分析利用,對正面的經(jīng)驗、做法要總結(jié)出來、推廣出去,對反面的典型案例要深人剖析、舉一反三,從而以點帶面,促進整個工作的開展;要與時俱進積極探索教師職業(yè)規(guī)范與考核制度,建立師德建設的長效機制,努力落實師德建設的常規(guī)化,推動師德建設的深入、持久開展。
附件:“做有人格魅力的人民教師”主題師德征文活動方案
雞場苗族彝族鄉(xiāng)中心學校 二〇一二年三月二十三日
附件:
“做有人格魅力的人民教師”主題師德征文
活動方案
根據(jù)縣教育局有關(guān)文件精神,為開展好師德建設教育活動,擬定于面向全鄉(xiāng)教職工開展師德征文活動。具體方案如下:
一、征文主題
“做有人格魅力的人民教師”
二、征文內(nèi)容
圍繞“做有人格魅力的人民教師”的主題,結(jié)合經(jīng)典教育名著、師德理論、政策文件的學習和在教書育人實踐活動過程式中的心靈感悟、心得體會、個人師德修養(yǎng)的心路歷程等。
三、征文時間
2012年3月25日—5月20日
四、征文要求
1.征文應圍繞“做有人格魅力的人民教師”這一主題,抒發(fā)廣大教師教書育人的真情實感,展示忠誠人民教育事業(yè)的精神風貌,推介為人師表崇德樂教的價值取向。體裁不限,既可論述、議論,也可敘述(真人、真事),也可以是經(jīng)驗總結(jié)等。征文題目自擬,篇幅以2500字以內(nèi)為宜。
2.征文應緊密聯(lián)系學校教育教學改革的實際,主題鮮明,條理清楚,語言通順,真實原創(chuàng)(所有文章應為作者創(chuàng)作,嚴禁在網(wǎng)絡上抄襲)。
3.征文統(tǒng)一用A4紙打?。ㄉ?、下頁邊距為2.5cm,左右頁邊距為2.2cm,標題用小二號黑體字,正文用小三號仿宋字,并在標題下注明作者姓名、所在學校、聯(lián)系電話)。參賽作品不予退還,請自行留底稿。紙質(zhì)和電子稿件一起于2012年5月10日前報中心校王鶴老師處。
五、征文評選
教師全員參與,層層評選推薦,由中心校組織評審,分別評選出優(yōu)文章上報教育局師資股,其余裝入個人業(yè)務檔案存檔。若上報文章在縣級以上獲獎的,分別在所屬老師當年績效考核中加分,一等獎加30分、二等加25分、三等獎加15分、優(yōu)秀獎加10分。
六、有關(guān)要求
在本次活動中若不參與的教師,由所在學校在期終績效考核時在績效綜合分中酌情扣分。為確保此次征文活動的順利進行,各學校要高度重視本次活動,周密部署,精心指導,確保活動順利實施,取得實效。
雞場苗族彝族鄉(xiāng)中心學校 二〇一二年三月二十三日
第五篇:中心校師德師風集中教育活動方案
中心校師德師風集中教育活動
實
施
方
案
振興民族的希望在教育,振興教育的希望在教師。建設一支高素質(zhì)的教師隊伍是教育持續(xù)發(fā)展之本,教學質(zhì)量提升之源。為了加強我鎮(zhèn)教師職業(yè)道德建設,切實提高教師思想政治素質(zhì)和職業(yè)道德水準,樹立教師良好精神面貌和教育系統(tǒng)的良好行風,為教師的發(fā)展服務,為學生的終生幸福奠定基礎,辦好讓人民滿意的教育,根據(jù)省市縣開展“新風育師德,正氣促和諧”師德主題教育的工作布置,結(jié)合我鎮(zhèn)實際,決定從8月10日-16日利用一周時間在全鎮(zhèn)教師中再次開展師德師風集中教育整頓活動,為使教育活動開展得扎實有效,特制訂本方案。
一、指導思想
以鄧小平理論、“三個代表”重要思想和黨的十六大精神為指導,以樹立教師教書育人的良好形象為目的,以提高教師職業(yè)道德素質(zhì)為重點,通過教育活動,使學校領導成員及廣大教師統(tǒng)一思想,進一步提高認識,深刻理解《中小學教師職業(yè)道德規(guī)范》的內(nèi)涵,聯(lián)系思想工作實際,切實解決少數(shù)學校領導及教師在師德方面存在的問題,進一步轉(zhuǎn)變教育教學觀念,樹立正確的教育觀、人才觀、質(zhì)量觀,使學校領導及廣大教師真正把智慧和力量凝聚到實現(xiàn)全鎮(zhèn)教育改革發(fā)展的目標任務上
和改進師德建設工作的意見》、《
師德建設工作評估辦法》、《
中小學教師師德考核標準》、《
教體局關(guān)于人事管理工作的意見》、《中小學職業(yè)道德規(guī)范》、《新時期師德修養(yǎng)簡明讀本》等內(nèi)容。
3、學習要求:要把這次活動與民主評議行風工作緊密結(jié)合起來,采取集中學習和個人自學相結(jié)合;輔導講座與分組討論相結(jié)合;觀看錄像與典型報告會相結(jié)合。
第二階段:討論查擺、分析評議(8月13日-8月14日)
1、中心校及各中小學在學習提高的基礎上,組織班子成員及全體教師對以下專題進行討論:
① 樹立新風正氣的重要意義;②如何認識加強師德師風教育的重要意義;③新時期對教師職業(yè)道德素質(zhì)有哪些新要求;④當前違背教師職業(yè)道德的現(xiàn)象有哪些;⑤如何在實際工作中克服違背教師職業(yè)道德現(xiàn)象的事情發(fā)生;⑥如何提高自身師德修養(yǎng);⑦如何進一步完善師德師風長效機制;⑧教師在構(gòu)建和諧校園中的作用⑨弘揚良好風氣構(gòu)建和諧校園教師應當怎樣做。
2、中心校及各學校要在學習討論的基礎上,組織班子成員對照以下幾個方面認真進行查擺:
①依法治教方面:學校能否制訂切實可行的規(guī)章制度,并能一絲不茍地認真落實,有無頂撞上級領導和棚架上級精神的現(xiàn)象。教師能否聽從上級安排,落實好各項工作,能否積極參加繼續(xù)
⑦ 在廉潔從教方面:有無缺乏奉獻精神,參加公益活動是否講求報酬,能否自覺積極主動參與,能否自覺抵制社會不良風氣影響,有無以教謀私向?qū)W生推銷教輔資料,向?qū)W生推銷物品。有無私自從事帶有盈利性質(zhì)的教學活動,私自辦班,有償代課,借學生家長辦私事,索取、接受學生家長的饋贈現(xiàn)象。⑧在為人師表方面:有無不遵守社會公德,傳播不良信息,酗酒、賭博,上課接打手機,衣冠不整,舉止粗俗的行為。
3、查擺問題要堅持多渠道、多形式。第一,要進行自查。中心校、各中小學校班子成員及全體教師要分別從教書育人、管理育人、服務育人,團結(jié)上述八個方面進行深挖細查,要敢于正視問題觸及靈魂。第二,要在自查的基礎上,通過互查進行互評。第三,通過設立評教箱等形式廣泛征求意見,接受群眾監(jiān)督。第四,中心校及各中小學要對查擺出來的問題和征求的意見梳理歸類,對于存在的問題具體表現(xiàn)、危害及產(chǎn)生的原因進行細致剖析,寫出自查報告。
4、查擺問題要站在有利于提高班子成員的政策水平及管理水平,有利于教師成長,有利于教育發(fā)展的高度,堅持實事求是的原則,反對弄虛作假、言過其實;堅持自己查、同志幫、組織點的原則,反對形式主義,走過場、堅持批評與自我批評相結(jié)合的原則,反對好人主義,蜻蜓點水;堅持有則改之、無則加勉的原則,反對不負責任,聽不得別人的意見建議;堅持提
管理軌道。
五、組織領導
開展師德主題教育,是貫徹落實《教育部關(guān)于進一步加強和改進師德師風建設工作的意見》確保我級教育改革發(fā)展的重要舉措,各學校要精心組織,周密部署,認真組織實施。把解決問題、轉(zhuǎn)變作風、改進工作、提高效率作為師德教育的出發(fā)點和歸宿,切忌搞形式,走過場。為加強此項工作的領導,確保活動取得明顯效果,中心校決定成立以
為組長,其他同志為成員的師德師風教育活動工作領導小組,負責指導、督促活動的開展。各學校也要成立相應的機構(gòu),明確任務,責任到人,真正做到思想重視,組織落實,措施有力。要堅持領導帶頭,全體動員,全員參與,把師德師風教育活動逐步推向深入。