Al 2 O 3 包覆优化LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 正极材料性能研究

发布时间：2021-04-09 20:20

　　通过原子层沉积工艺实现LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂颗粒表面的Al₂O₃包覆修饰,有效抑制了高镍三元正极材料与电解液的界面副反应,提升了其长循环稳定性。针对较厚的Al₂O₃包覆层可能阻碍锂离子传输动力学,影响正极材料倍率性能的问题,通过控制原子层沉积圈数,在界面稳定性和界面传输动力学两者间达到了优化平衡。实验结果表明,4圈原子层沉积的Al₂O₃包覆LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂材料兼顾了循环稳定性和倍率性能。1C倍率下循环充放电60次后放电比容量为163.6 mAh/g,在10C倍率下仍具有高达162.6 mAh/g的放电比容量。包覆层厚度的精准控制有助于电极材料性能的最大化。 

【文章来源】：电子元件与材料. 2020,39(10)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

通过不同圈数ALD包覆Al2O3的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2

包覆不同圈数Al2O3的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的SEM照片

图3(a)为不同ALD沉积圈数制备的Al2O3包覆LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2在0.1C小电流下的第一圈充放电曲线,未包覆样品、2 cycle和4 cycle样品充放电曲线重合度相对较高,且具有较高的放电比容量。而6 cycle、8 cycle和10 cycle 样品的充/放电平台电压明显高/低于未包覆样品。此外,6 cycle、8 cycle和10 cycle样品的充放电比容量明显低于未包覆样品。这可能是由于Al2O3的导电性较差,过厚的Al2O3包覆层阻碍了LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2颗粒与导电炭黑之间的电荷转移,使得电池极化电阻增大,充放电容量降低。库伦效率为放电容量与充电容量的比值,反映着活性材料与电解液界面副反应情况。较高的库伦效率,表明界面副反应得到了有效控制,正极材料的循环稳定性越高。如图3(b)所示,随着循环圈数的增加,Al2O3包覆的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2循环稳定性显著高于未包覆的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2样品。表1总结了包覆不同圈数Al2O3的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2在1 C倍率下的放电比容量和平均库伦效率。Al2O3包覆层有助于提升LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的循环性能。此外,Al2O3包覆LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2样品的平均库伦效率(>99.2%)高于未包覆的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2样品(99.05%)。以上结果表明,Al2O3包覆层有助于抑制LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2材料与电解液之间的界面副反应,提升循环性能。较低厚度的Al2O3包覆层有助于提高LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2材料的放电比容量。

【参考文献】：
期刊论文
[1]Al2O3包覆锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的改性研究[J]. 陈道明,李媛媛,吴益鑫,张大伟.  材料导报. 2016(08)



本文编号：3128254