三元正极材料TR-101(NCM111)

静思阁楼 2012-03-22

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三元正极材料TR-101（NCM111）

一.产品特点

1.用途广,既可用于动力电池,又可单独用于手机电池和高倍率电池,无需和钴酸锂搭配,因而减少了加工环节并可使成本大幅度下降;

2.混粉容量极高;

3.循环性能极佳;

4.压实性能极佳;

5.倍率性能极佳;

6.产品PH值低,加工性能好;

二.产品电性能和理化性能

1.名称：TR-101 分子式：LiCoxNiyMnzO2
2.主要用途：各种类型和用途的锂电池

3.外观：黑色粉末

4.X射线衍射：对照JCDS标准（16-427），无杂相存在（见附图1）

附图1

5.电化学性能

制作和测试条件为:

生产线制作063048电池、10AH动力电池,25±2℃测试;

正极:TR-101三元材料:PVDF:导电剂=93.5-96.5%:2.0-2.5%:1.5-2.5%;

负极:人造石墨;

充放的条件是:0.5C充至4.2V,1C放电至2.75V
a. 放电比容量:138--145mAh/g，首次充放电效率 > 85%
b. 混粉放电比容量:133--139mAh/g(见附表1、附表2)

附表1 实验方案和原料:

	TR-101	PVDF（苏威）	SP（汇普）	S－0（青岛星远）	NMP（南京金龙）
实验1#	94％	2.3％	2.0％	1.7％	55％
实验2#	96.5％	2.0％	1.5％		30-40％

附表2 实验结果

	压实密度	混粉容量(mAh/g)	纯粉容量(mAh/g)	混粉容量/纯粉容量	内阻(m
实验1#	3.70	133.01	141.5	94%	42
实验2#	3.80	137.13	142.1	96.5%	45

c. 1C(10000mA) 循环600次,容量＞93%(仍在循环中,见附图2)

附图2

d. 1C(500mA) 循环500次,容量＞95%（见附图3）

附图3

e. 压实密度3.65-3.75g/dm3(卷绕型,1次成型);

f. 压实密度≤3.9g/dm3(叠片型,2次成型);

g. 1C放电电压平台≤3.55V
h. 材料安全性高,1C5V,3C5V过充合格(电液JT908,国产隔膜),3C10V过充合格(电液TC-E858,国产隔膜)，针刺实验合格

6. 理化性能

a. 比表面积:＜0.4m2/g

b. 振实密度:＞2.1g/cm3

c. PH值: 9.8-10.6

d. 含水量( 110oC干燥失重量, %) : <0.05%

e. TR-101粒径分布(见附图4): D10:5.6 D50:7.8 D90:10.8 D98:12.5

附图4

附图5:TR-101放电曲线

      条件：常温25℃±3℃做循环检测
      600mAh电流充电4.2V,600mAh电流放电到2.75V

   条件：常温25℃±3℃做循环检测
     600mAh电流充电4.2V,600mAh电流放电到2.75V

三、产品的安全性能

1. 高温试验: 150℃恒温30分钟,不起火,不爆炸;

2. 针刺试验: 数量20支, 不起火,不爆炸;

3. 短路试验: 数量20支, 不起火,不爆炸;

4. 过充试验1:1C5V,3C5V(国产隔膜,普通电解液), 数量20支,不起火,不爆炸(见附图6、附图7);

附图6

1C/5V

附图7

3C/5V

5. 过充试验2:3C10V(国产隔膜,TC-E858电解液), 数量20支,不起火,不爆炸(附图8);

附图8

3C/10V

6. 高温循环:在55℃下搁置24小时,0.5C充电,1C放电,循环50周,充放电保持率99.5%(附图9);

附图9

四、技术资料

三元材料TR-101制作时的建议
一、配料前的准备

1、PVDF提前6小时溶解，溶解温度不得超过60℃，(指难溶的PVDF，如6020型)，溶解状透明无色，PVDF开封时间过长，需在80℃真空下干燥4-6小时。

2、导电剂和导电石墨在配料时需要在150℃温度下烘烤在8小时后方可使用。

3、开封后未用完的三元材料在第二次使用时需要在150℃（普通干燥烘箱）温度下干燥8小时，如在150℃真空下烘烤4－6小时便可以使用。

4、在高温烘烤过的材料，需等温度降至80℃以下方使用。

二、推荐配方（供参考）

TR-101	PVDF（苏威）	SP（汇普）	S－0（青鸟星远）	NMP（南京金龙）
93.8％	2.5％	2.0％	1.7％	60％
96.5％	2.0％	1.5％		30-40％
95.8％	2.2％	2.0％		30-40％