三元材料的合成方法及特性对比.pdfVIP

三元材料的合成方法及特性对比--第1页

三元材料的合成方法及特性对比

三元材料主要的制备方法大致分为固相法和溶液法。

固相法有高温固相法和乙酸盐燃烧法。溶液法主要包括

溶胶-凝胶法、共沉淀法、喷雾热解法等。不同的合成

方法对所制备的三元材料的性能有较大的影响。下面简

单介绍几种常见的制备方法：

一：溶凝胶法

溶胶-凝胶法是将有机或无机化合物经溶液，水解等

过程形成溶胶，在一定条件下凝胶化等过程而发生固话，

然后经热处理制备固体氧化物，是合成超微颗粒的一种

先进的软化学方法。广泛应用于合成各种陶瓷粉体、涂

层、薄膜、纤维等产品。该方法是将较低粘度的前驱体

三元材料的合成方法及特性对比--第1页

三元材料的合成方法及特性对比--第2页

混合均匀，制成均匀的溶胶，并使之凝胶，在凝胶后或

凝胶过程中成型、干燥，然后烧结或煅烧。

溶胶-凝胶法的特点：

1：原材料各组分可达到原子级的均匀混合，产品化学

均匀性较好，纯度较高，颗粒小，化学计量比可以得到

准确的调控，有利于材料晶体的生成和生长；

2：热处理温度可以明显的降低，热处理时间可以明显

缩短；适用于合成薄和纳米粉体膜；

三元材料的合成方法及特性对比--第2页

三元材料的合成方法及特性对比--第3页

3：通过控制溶胶-凝胶工艺参数有可能实现对材料的结

构进行精确的剪裁。

4：此外，溶胶-凝胶技术需要的工艺简单，过程容易控

制。但是合成周期比较长，工业化生产的难度较大。

二：共沉淀法

共沉淀法指将反应物溶于溶剂中后，继而引入沉淀

剂使得反应物，使溶液中已经混合均匀的各个组分按化

学计量比共沉淀出来，或者在溶液中先反应沉淀出一种

中间产物，再把它煅烧分解制备出微细粉料的产品。目

前，三元镍钴锰正极材料共沉淀反应研究中，常用沉淀

剂有氢氧化物、碳酸盐和草酸盐。

共沉淀法的特点：

1：工艺设备简单沉淀期间可将合成和细化一道完成，

有利于工业化生产；

2：传统的固相合成技术难以使材料达到分子或原子

级化学计量比混合，而采用共沉淀方法往往可以解决这

一问题，从而达到较低的生产成本制备高质量材料的目

的；

3：共沉淀方法操作相对简单，同时在沉淀过程中，

可以通过精准地控制沉淀条件（pH值、浓度、络合剂、

表面活性剂、溶剂组成等），实现对产物的形貌和尺寸

的调控。在沉淀过程中，通过控制沉淀条件及下一步沉淀物

三元材料的合成方法及特性对比--第3页

三元材料的合成方法及特性对比--第4页

的煅烧程度可以控制所得粉体的纯度、颗粒大小、分散性和

相组成；

4：样品煅烧温度较低、性能稳定、重现性好。

共沉淀装置示意图

液相共沉淀法的特点：

1：工艺设备简单，沉淀期间可将合成和细化一道完成，

有利于工业化生产；

2：可比较精确控制各组分含量，使不同组分之间实现

分子/原子级的均匀混合；

三元材料的合成方法及特性对比--第4页

三元材料的合成方法及特性对比--第5页

3：在沉淀过程中，可以通过控制沉淀条件及下一步沉

淀物的煅烧程度来控制所得粉体的纯度、颗粒大小、分

散性和相组成；

4：与高温固相法相比，其样品煅烧温度较低、性能稳

定、重现性好。

三：高温固相法

高温固相法即反