王恩通

(吕梁学院 化学化工系，山西 吕梁 033001)

0 引 言

锂离子电池凭借其高比能量和高比功率，成为目前最具前途的电动汽车(EVs)电源[1-3]。为了满足电动汽车应用的续航标准，商用锂离子电池不断提高其能量密度[4-5]。因此，许多研究者致力于高可逆容量和高工作电压的先进正极材料研究，以增加锂离子电池的能量密度[6-7]。层状过渡金属氧化物(如LiNixCoyMnzO2)是一种广泛应用的商用正极材料，常与石墨或者硅碳负极材料配合使用[8-9]。层状金属氧化物的晶体结构一般由过渡金属作为氧化还原中心，周围环绕氧的框架[10]。原则上，Li+可以通过电化学氧化还原反应，在过渡金属结构中被可逆地嵌入和脱出。因此，过渡金属的选择是决定层状过渡金属氧化物电化学特性的关键因素[11]。近几年来，研究热点主要集中在高镍含量(含量≥80%)的层状过渡金属氧化物领域，这种材料可发生Ni2+/Ni4+的双重氧化还原反应，获得大于190 mAh/g的高可逆比容量[12-14]。

尽管提高Ni含量可有效地提高层状过渡金属氧化物材料的可逆容量，但是同样会带来材料结构和热不稳定性缺陷，尤其是在材料表面[15-17]。当Ni含量增加时，由于合成温度相对较低(约800 ℃)，造成大量的残余锂离子存在于表面[18]。此外，活性较高的Ni暴露在表面，材料更容易吸收空气中的水分，而且在充放电循环过程中，材料表面更易产生杂质相(如岩盐NiO)，同时伴随着显著的容量损失。此外，高镍正极材料的倍率性能差也是一个有待改善的问题[19]。由于上述原因，需要对高镍正极材料的表面性质进行更多的研究，进行合适的掺杂和改性，减轻充放电过程中副反应，改善材料结构稳定性，才能实现商业大规模应用[20-21]。……