四元锂离子电池LiNi0.88Co0.06Mn0.03Al0.03正极材料的表面包覆改性研究

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如今三元锂离子电池面临着充电时间限制、成本上涨、能量密度已经达到瓶颈等问题。而LiNi0.88Co0.06Mn0.03Al0.03(88NCMA)是最近几年提出的一种新型材料,具有铝离子与锰离子协同作用,但仍然面临着自身高镍含量使其难以获得长期循环性能、热稳定性等问题,阻碍其广泛的应用。本文采用湿化学法对88NCMA进行表面包覆改性,研究性能优异的包覆材料,探究包覆前后88NCMA的形貌、结构、电化学性能等影响大小:(1)ZrO2包覆对于88NCMA电化学性能研究。通过一种简易的湿化学法成功将纳米氧化锆包覆在88NCMA表面上。其中0.5 wt.%Zr O2包覆样品表现出最佳的电化学性能。在10 C超高倍率下循环50次的容量保持率93.6%,放电容量为为156 m Ah g-1。同时CV与EIS阻抗测试结果表明包覆后的材料具有更低极化与界面电荷转移阻抗。(2)Y2O3包覆对于88NCMA电化学性能研究。在原本湿化学法的基础上,替换包覆剂为硝酸钇。其中1.0 wt.%Y2O3包覆样品表现出最优的高温循环稳定性。在45℃下循环200圈后,放电容量为158.2 m Ah g-1,对应容量保持率为81.25%,明显优于未包覆88NCMA(53.62%)。经XPS、CV与EIS分析表明,Y2O3-Li YO2包覆层是良好的锂离子导体,可以促进锂离子扩散,降低与电解质的界面阻抗。并且适当的厚度的Y2O3-LiYO2包覆层可以提高材料表面稳定性,减少了主体材料与电解液直接接触所带来的副反应。
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