高鎳三元正極材料比容量隨著Ni含量的增加而增加的特點與電動汽車亟待提高的續(xù)航里程相契合,但是高鎳含量所帶來的問題對其商業(yè)化應用不利。表面包覆可以有效抑制高鎳含量對商業(yè)化的不利影響,但是非快鋰離子導體包覆物會引入不利于鋰離子傳導的界面,而Li₂ZrO₃包覆可以有效避免這個問題�；瘜W沉淀法因成本低廉和簡單易行的特點在表面包覆中被廣泛使用,而尿素則可以有效降低反應速度和提高反應的均勻性,因此本研究采用尿素輔助的化學沉淀法在高鎳三元前驅體表面均勻沉淀Zr（OH）₄,再經過同步混鋰步驟合成鋯酸鋰包覆的高鎳三元正極材料。材料表征結果表明:改良的化學沉淀法有助于形成均勻的包覆層,同步鋰化的高溫步驟會引發(fā)輕微的團聚,Li₂ZrO₃包覆可以改善高鎳三元正極材料的表面化學環(huán)境。電化學性能測試顯示Li₂ZrO₃包覆能提升高鎳三元正極材料的電化學性能,有效抑制電荷轉移阻抗的增長。 

【文章來源】：材料導報. 2020,34(06)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

包覆樣與未包覆樣的XRD圖

為了研究鋯酸鋰包覆對高鎳三元正極材料表面化學態(tài)的影響，采用X射線光電子能譜對相關材料的表面化學環(huán)境進行表征，圖5為高鎳三元正極材料Li2Zr O3包覆前后的XPS譜。如圖5a所示，在包覆改性樣品中探測到Zr 3d的譜圖，該譜圖由Zr 3d5/2(181.9 e V)和Zr 3d3/2(184.2 e V)兩個峰組成，表明Zr的化合價為正4價[18]。如圖5b所示，原樣的O1s峰由兩個峰組成:位于528.74 e V附近的峰和位于531.43e V附近的峰。包覆樣的O 1s峰也呈現(xiàn)出相似的情況，但其峰的位置稍微有些偏移，表明O周圍的化學環(huán)境發(fā)生了變化，這應該是Li2Zr O3中的Zr-O鍵所致。從實驗結果來看，鋯酸鋰包覆能夠改變高鎳三元正極材料表面的化學環(huán)境。2.6 鋯酸鋰包覆對高鎳三元正極材料電化學性能的影響

為了觀測高鎳三元前驅體和正極材料包覆后的變化，采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)對相關材料進行表征。圖1a、b分別為Zr(OH)4包覆前后的高鎳三元前驅體Ni0.85-Co0.1Mn0.05(OH)2的FESEM圖，圖1c、d分別為Li2Zr O3包覆前后的高鎳三元正極材料Li Ni0.85Co0.1Mn0.05O2(NCM)的FESEM圖。球形前驅體表面在包覆前由許多縱橫交錯的絮狀物組成且在表面形成很多空隙，包覆后，前驅體表面的空隙變少。這是由于Zr(OH)4的包覆在絮狀物上面沉積了一層薄膜，薄膜遮蓋了絮狀的表面所致。同步鋰化后的球形高鎳三元正極材料輪廓分明，半徑約為7μm，包覆樣的正極材料沒有看到明顯的包覆層，包覆薄膜會在后面的表征中得到進一步的確認。2.2 包覆對材料表面元素分布的影響


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