鋰離子電池正極材料層狀Li[Ni-,x-Co-,y-Mn-,1-x-y-]O-,2-與尖晶石LiMn-,2-O-,4-的改性研究.pdf

1、Li[NixCoyMn1-x-y]O2和LiMn2O4具有成本低、安全性高、環(huán)境友好的優(yōu)勢，是極具應(yīng)用前景的鋰離子電池正極材料。隨著充電電壓升高至4.6V，層狀LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、Li[Ni0.4Co0.2Mn0.4]O2的放電容量高達(dá)180～200 mAh·g-1，但循環(huán)性急劇惡化，電解液分解及其產(chǎn)物對正極材料的侵蝕是惡化其性能的主要因素。而尖晶石LiMn2O4高溫循環(huán)性能差也限制著其應(yīng)用，電解液分解產(chǎn)物HF對正極

2、材料的侵蝕導(dǎo)致錳溶解是惡化其電性能的主要因素。本研究將通過在Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2、Li[Ni0.4Co0.2Mn0.4]O2和LiMn2O4表面包覆氟化物來抑制電解液分解與侵蝕，改善循環(huán)性能。 采用沉淀法分別用AlF3與LiF對Li[Ni0.4Co0.2Mn0.4]O2、SrF2對Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2進(jìn)行包覆改性（包覆量分別為基體材料的0.5mol％、1.0mol％、2.0mol％、4

3、.0mol％）。XRD與SEM結(jié)果顯示，所研究的氟化物均在基體材料表面均勻包覆。SrF2為晶態(tài)納米顆粒，而AlF3、LiF為非晶態(tài)。隨著包覆量逐漸增加，因電化學(xué)阻抗增加，改性材料的初始容量略有降低，但循環(huán)性得到顯著改善。EIS分析顯示，氟化物包覆層有效抑制了電解液與電極材料間的反應(yīng)與循環(huán)過程中電化學(xué)阻抗（特別是電荷傳遞阻抗）的增加，從而導(dǎo)致材料循環(huán)穩(wěn)定性的顯著改善。綜合容量、倍率、循環(huán)性能表現(xiàn)，2.0mol％AlF3與LiF包覆改性Li

4、[Ni0.4Co0.2Mn0.4]O2，2.0mol％SrF2包覆改性Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2樣品的性能最好，0.2C放電初始容量分別達(dá)161.5、171、165.7mAh·g-1；2.5～4.6V區(qū)間循環(huán)30周后，容量保持率分別達(dá)90.7％、82.3％、90％。AlF3與SrF2適宜作為氟化物包覆改性試劑來改善Li[NixCoyMn1-x-y]O2高截至電壓下的循環(huán)性。 采用沉淀法分別用AlF3、LiF、Sr

5、F2對LiMn2O4進(jìn)行包覆改性（包覆量分別為基體材料的0.5mol％、1.0mol％、2.0mol％、4.0mol％）。XRD與SEM結(jié)果顯示，所研究的氟化物均在基體材料表面均勻包覆。SrF2為晶態(tài)納米顆粒，而AlF3、LiF為非晶態(tài)。EIS分析顯示，AlF3包覆可減小電化學(xué)阻抗，改善倍率性能；但隨著LiF與SrF2包覆量逐漸增加，電池阻抗有所增加，改性材料的初始容量略有降低。EIS分析還顯示，氟化物包覆層有效抑制了電解液與電極材料間