發(fā)布時(shí)間：2021-09-07 16:27

　　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(diǎn)與電動(dòng)汽車亟待提高的續(xù)航里程相契合,但是高鎳含量所帶來(lái)的問(wèn)題對(duì)其商業(yè)化應(yīng)用不利。表面包覆可以有效抑制高鎳含量對(duì)商業(yè)化的不利影響,但是非快鋰離子導(dǎo)體包覆物會(huì)引入不利于鋰離子傳導(dǎo)的界面,而Li₂ZrO₃包覆可以有效避免這個(gè)問(wèn)題�；瘜W(xué)沉淀法因成本低廉和簡(jiǎn)單易行的特點(diǎn)在表面包覆中被廣泛使用,而尿素則可以有效降低反應(yīng)速度和提高反應(yīng)的均勻性,因此本研究采用尿素輔助的化學(xué)沉淀法在高鎳三元前驅(qū)體表面均勻沉淀Zr（OH）₄,再經(jīng)過(guò)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(jié)果表明:改良的化學(xué)沉淀法有助于形成均勻的包覆層,同步鋰化的高溫步驟會(huì)引發(fā)輕微的團(tuán)聚,Li₂ZrO₃包覆可以改善高鎳三元正極材料的表面化學(xué)環(huán)境。電化學(xué)性能測(cè)試顯示Li₂ZrO₃包覆能提升高鎳三元正極材料的電化學(xué)性能,有效抑制電荷轉(zhuǎn)移阻抗的增長(zhǎng)。 

【文章來(lái)源】：材料導(dǎo)報(bào). 2020,34(06)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【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(duì)高鎳三元正極材料表面化學(xué)態(tài)的影響，采用X射線光電子能譜對(duì)相關(guān)材料的表面化學(xué)環(huán)境進(jìn)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(cè)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(gè)峰組成，表明Zr的化合價(jià)為正4價(jià)[18]。如圖5b所示，原樣的O1s峰由兩個(gè)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(xué)環(huán)境發(fā)生了變化，這應(yīng)該是Li2Zr O3中的Zr-O鍵所致。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，鋯酸鋰包覆能夠改變高鎳三元正極材料表面的化學(xué)環(huán)境。2.6 鋯酸鋰包覆對(duì)高鎳三元正極材料電化學(xué)性能的影響

為了觀測(cè)高鎳三元前驅(qū)體和正極材料包覆后的變化，采用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)對(duì)相關(guān)材料進(jìn)行表征。圖1a、b分別為Zr(OH)4包覆前后的高鎳三元前驅(qū)體Ni0.85-Co0.1Mn0.05(OH)2的FESEM圖，圖1c、d分別為L(zhǎng)i2Zr 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(qū)體表面在包覆前由許多縱橫交錯(cuò)的絮狀物組成且在表面形成很多空隙，包覆后，前驅(qū)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(méi)有看到明顯的包覆層，包覆薄膜會(huì)在后面的表征中得到進(jìn)一步的確認(rèn)。2.2 包覆對(duì)材料表面元素分布的影響


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