通過原子層沉積工藝實(shí)現(xiàn)LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂顆粒表面的Al₂O₃包覆修飾,有效抑制了高鎳三元正極材料與電解液的界面副反應(yīng),提升了其長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性。針對(duì)較厚的Al₂O₃包覆層可能阻礙鋰離子傳輸動(dòng)力學(xué),影響正極材料倍率性能的問題,通過控制原子層沉積圈數(shù),在界面穩(wěn)定性和界面?zhèn)鬏攧?dòng)力學(xué)兩者間達(dá)到了優(yōu)化平衡。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,4圈原子層沉積的Al₂O₃包覆LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂材料兼顧了循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。1C倍率下循環(huán)充放電60次后放電比容量為163.6 mAh/g,在10C倍率下仍具有高達(dá)162.6 mAh/g的放電比容量。包覆層厚度的精準(zhǔn)控制有助于電極材料性能的最大化。 

【文章來源】：電子元件與材料. 2020,39(10)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

通過不同圈數(shù)ALD包覆Al2O3的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2

包覆不同圈數(shù)Al2O3的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的SEM照片

圖3(a)為不同ALD沉積圈數(shù)制備的Al2O3包覆LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2在0.1C小電流下的第一圈充放電曲線,未包覆樣品、2 cycle和4 cycle樣品充放電曲線重合度相對(duì)較高,且具有較高的放電比容量。而6 cycle、8 cycle和10 cycle 樣品的充/放電平臺(tái)電壓明顯高/低于未包覆樣品。此外,6 cycle、8 cycle和10 cycle樣品的充放電比容量明顯低于未包覆樣品。這可能是由于Al2O3的導(dǎo)電性較差,過厚的Al2O3包覆層阻礙了LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2顆粒與導(dǎo)電炭黑之間的電荷轉(zhuǎn)移,使得電池極化電阻增大,充放電容量降低。庫(kù)倫效率為放電容量與充電容量的比值,反映著活性材料與電解液界面副反應(yīng)情況。較高的庫(kù)倫效率,表明界面副反應(yīng)得到了有效控制,正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性越高。如圖3(b)所示,隨著循環(huán)圈數(shù)的增加,Al2O3包覆的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2循環(huán)穩(wěn)定性顯著高于未包覆的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2樣品。表1總結(jié)了包覆不同圈數(shù)Al2O3的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2在1 C倍率下的放電比容量和平均庫(kù)倫效率。Al2O3包覆層有助于提升LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的循環(huán)性能。此外,Al2O3包覆LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2樣品的平均庫(kù)倫效率(>99.2%)高于未包覆的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2樣品(99.05%)。以上結(jié)果表明,Al2O3包覆層有助于抑制LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2材料與電解液之間的界面副反應(yīng),提升循環(huán)性能。較低厚度的Al2O3包覆層有助于提高LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2材料的放電比容量。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Al2O3包覆鋰離子電池正極材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的改性研究[J]. 陳道明,李媛媛,吳益鑫,張大偉.  材料導(dǎo)報(bào). 2016(08)



本文編號(hào)：3128254