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三元层状LiNixCoyMn1-x-yO2材料作为锂离子电池正极,因其具有理论比容量高,价格低廉,安全性好等优点,被认为是商业LiCoO2良好的替代品。然而由于其存在首圈不可逆容量大、锂镍混排现象、过渡金属的溶解、高压下结构崩塌、续航能力弱等缺点限制了其实际应用。因此,对三元材料的改性成为当前研究的热点和技术方向。本文研究探索不同配锂量和表面包覆对三元电极材料的电化学性能影响,具体如下:
用共沉淀法制备(Ni1/3Co1/3Mn1/3)(OH)2前驱体材料,以LiNO3为锂源,通过前驱体与锂源以1∶1.02、1∶1.04、1∶1.07的不同摩尔的配比通过二次煅烧法制备三元镍钴锰酸锂材料。XRD表征材料为层状结构,材料含锂量越高,锂镍混排更严重。测试表明,含锂量越高,电压平台越高。循环性能表明1.04配锂比例容量更好,材料更稳定。因此适当的锂源的配比对提高材料的综合性能有利。
采用原子层沉积法在三元材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2表面沉积150圈TiO2。沉积的TiO2(3nm厚)为无定型状态,且沉积后表面变得粗糙。对比包覆前后的电化学性能,在100mAg-1电流密度下循环100圈后容量保持率提升了22%。这主要是TiO2作为包覆层可以提高锂离子脱/嵌稳定性,可以有效抑制材料与电解液之间的副反应以及过渡金属元素的溶解。而且Ti4+占据层结构能拓宽锂离子传输通道,提高循环性能,减小材料内部阻抗。
通过共沉淀法制备高镍三元材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2,在表面原子层沉积50圈MoO3,XRD表明沉积的MoO3为无定型状态。包覆后,在100mAg-1电流密度下,首圈放电约为207mAhg-1,在循环100圈后,仍然保持133mAhg-1,容量保持率为75%。表明,在材料表面包覆的MoO3纳米层可以提高了电极的循环稳定性和容量保持能力,并在长期循环后仍然能维持其工作状态。充放电性能表明MoO3包覆层能提供活性位点,容纳充电后不能插入晶格的锂离子,从而减少锂镍混排现象。在500mAg-1高电流密度下,包覆后的放电容量为150mAhg-1,说明MoO3材料在高倍率下依然保持作用。
用共沉淀法制备(Ni1/3Co1/3Mn1/3)(OH)2前驱体材料,以LiNO3为锂源,通过前驱体与锂源以1∶1.02、1∶1.04、1∶1.07的不同摩尔的配比通过二次煅烧法制备三元镍钴锰酸锂材料。XRD表征材料为层状结构,材料含锂量越高,锂镍混排更严重。测试表明,含锂量越高,电压平台越高。循环性能表明1.04配锂比例容量更好,材料更稳定。因此适当的锂源的配比对提高材料的综合性能有利。
采用原子层沉积法在三元材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2表面沉积150圈TiO2。沉积的TiO2(3nm厚)为无定型状态,且沉积后表面变得粗糙。对比包覆前后的电化学性能,在100mAg-1电流密度下循环100圈后容量保持率提升了22%。这主要是TiO2作为包覆层可以提高锂离子脱/嵌稳定性,可以有效抑制材料与电解液之间的副反应以及过渡金属元素的溶解。而且Ti4+占据层结构能拓宽锂离子传输通道,提高循环性能,减小材料内部阻抗。
通过共沉淀法制备高镍三元材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2,在表面原子层沉积50圈MoO3,XRD表明沉积的MoO3为无定型状态。包覆后,在100mAg-1电流密度下,首圈放电约为207mAhg-1,在循环100圈后,仍然保持133mAhg-1,容量保持率为75%。表明,在材料表面包覆的MoO3纳米层可以提高了电极的循环稳定性和容量保持能力,并在长期循环后仍然能维持其工作状态。充放电性能表明MoO3包覆层能提供活性位点,容纳充电后不能插入晶格的锂离子,从而减少锂镍混排现象。在500mAg-1高电流密度下,包覆后的放电容量为150mAhg-1,说明MoO3材料在高倍率下依然保持作用。