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正极材料对锂离子电池的能量密度、循环寿命具有决定作用。高镍三元材料在电池领域的应用提速,主要得力于高容量、低成本;但是高镍材料在制备和储存中的面临的困难远大于普通三元材料。其中,LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料由于镍含量较高,在充放电过程中容易发生结构变化,尤其是在深度脱锂的状态下发生不可逆相变,导致材料本身存在一些固有的缺陷,如循环性能较差、Li/Ni混排严重、电导率低、安全性差等。因此,采用包覆及掺杂等手段来改善其电化学性能和热稳定性是目前较好的方法之一。本文利用Li3VO4和PANI对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料进行包覆改性,探究其理化性能和电化学性能,并采用电化学-量热法研究Li3VO4包覆的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料的热电化学性能。一、以乙醇为溶剂,V2O5和LiOH·H2O为包覆原料,在LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料表面包覆不同含量的Li3VO4（1 wt.%、3 wt.%、5 wt.%）不改变材料的α-NaFeO2层状结构,还能有效降低阳离子混排。SEM、TEM、EDS综合分析表明Li3VO4成功均匀包覆在LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 颗粒表面上,3 wt.%Li3VO4 包覆 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 正极材料上的涂层的厚度约为2-12 nm。粒度分析表明,LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料采用大小颗粒混搭组合,包覆前后D50分别12.17和12.32 μm,改性后的粒径分布更加集中。粉阻测试表明,正极材料的体积电阻率随压力的升高而降低,电导率随压力的升高而增大,Li3VO4包覆后的正极材料具有更低的电阻和更高的电导率。电化学测试表明,与纯LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 相比,3 wt.%Li3VO4 包覆 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 正极材料的首次放电比容量为195.9 mAh·g-1,容量保持率分别为94.13%,具有优异的放电比容量、循环性能优异和倍率性能。此外,循环伏安和交流阻抗测试表明,3 wt.%Li3VO4包覆的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料能增强了电极/电解质界面之间的锂离子扩散,降低阻抗,抑制了活性材料与电解质之间的副反应,有效提高了材料的性能。二、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 和 3 wt.%Li3VO4包覆的 LiNi0.8CoO.1Mn0.1O2 正极材料的热稳定性分析表明,Li3VO4改性前后正极材料的放热温度、热流和放热热量分别为213.6℃、3096.0 mW·g-1、319.6 J·g-1 和 218.0℃、2390.6 mW·g-1、283.5 J·g-1。Li3VO4 包覆后LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料放热峰的温度升高、放热量减少,有效地提高了材料脱锂状态下正极材料的热稳定性。另外,不同温度下对锂离子电池的电化学性能测试表明,Li3VO4包覆的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料在1 C下的放电比容量分别为194.2（30℃）,175.5（40℃）和168.1（50℃）mAh·g-1,50次充放电循环后容量保持率分别为96.7%,95.9%和91.4%,电化学性能优于纯LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料。因为温度升高,活化反应加快的同时也加速了钝化膜形成,导致阴极/溶液的界面阻抗增加,降低了纯LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料的在高温下的循环能力。然而Li3VO4包覆改性后,锂离子扩散加速,副反应减少,有效降低充放电过程中的阻抗。热电化学研究表明,锂离子电池正极材料在相同温度下的充放电过程中,倍率增加,热量、焓和熵增加。在30,40和50℃下,3 wt.%Li3VO4包覆的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料在充放电反应体系中的产热、焓变和熵变均低于纯LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2。该研究表明,Li3VO4包覆后显着提高了正极材料的热稳定性。这是因为Li3VO4涂层保护着活性材料免受电解质腐蚀,促进了锂离子传输,减少了副反应和电极极化,使Li3VO4包覆的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料具有优异的热电化学性能和热稳定性。三、制备PANI包覆的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料,有效解决了 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2活性材料吸湿问题。通过XRD、FTIR、SEM、TEM、EDS等仪器对正极材料的形貌结构分析表明,适量PANI包覆不改变LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料的主结构,有利于降低锂镍混排,减少表面的残锂含量,提高活性物质的存储性能。电化学性能研究表明,PANI包覆会降低放电比容量,但会形成有利的包覆层,保护活性材料,提高首次放电效率、循环性能和倍率性能。其中,3 wt.%PANI包覆的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料在1 C和5 C下的首次放电比容量分为193.8和151.7 mAh·g-1,容量保持率为96.24%和76.20%,循环性能优异。LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料具有优异的电化学性能主要归因于适量的PANI在LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2表面形成有利的包覆层,保护着活性材料,改善了电极-电解质界面的稳定性;同时,PANI提供有效的导电通路,减少了充放电过程中的电阻和容量损耗;再者,PANI包覆的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料中的H+/Li+交换反应优化了 Li+在循环测试期间的扩散,促进了电荷快速转移反应,因此提高了正极材料的电化学性能。循环伏安和交流阻抗分析表明,PANI包覆的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料有效减少充放电过程中的不可逆相变和极化,提高了电化学性能。