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高镍LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的锂离子导体Li3PO4的包覆改性及电化学性能研究*

2021-04-20刘占荣梁芳慧贾鹏飞

功能材料 2021年3期
关键词:质量

王 娟,刘占荣,梁芳慧,贾鹏飞

(1. 石家庄学院 化工学院, 石家庄 050035;2. 河北省纤维材料技术创新中心, 石家庄 050035)

0 引 言

如今,锂离子电池已经成为便携式电子设备能量供给的主要来源[1-2]。随着科技产品对锂离子电池的能量密度要求逐渐提高,而目前商业化的正极材料的放电比容量却十分有限,这严重制约了锂离子电池的快速普及和发展[3-4]。近来,层状过渡金属氧化物LiNi1-x-yCoxMnyO2由于其放电比容量达到180 mAh/g以上而成为锂离子电池正极的主要候选材料之一[5-6]。其中,高镍LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2是目前研究和应用最为广泛的。首先LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2里面的镍含量占比很高,其放电比容量能够达到200 mAh/g,其次金属钴含量较低,能够降低原材料成本[7-9]。

但是,在高电压下,Ni4+的强氧化性会使得正极材料表面和电解液发生强烈的副反应,造成正极材料结构发生变化,进而电化学性能恶化[10]。为了有效抑制LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2与电解液之间的副反应,稳定正极材料晶体结构,表面包覆被广大科研工作者证实是一种十分有效的改性手段。包覆材料能够缓解正极材料与电解液之间的直接接触,抑制电解液在正极颗粒表面被氧化[11-12]。目前常见的包覆材料主要有金属氧化物,比如Al2O3,TiO2等。这些包覆材料在正极材料循环初期,能够抑制电解液对颗粒表面的侵蚀,但是后期在电解液副产物HF的作用下,会逐渐失去固有的稳定结构,无法继续保护正极材料[13-14]。因此,能够持续稳定地抵御电解液及副产物HF的腐蚀的材料,才是最佳的包覆候选材料之一。Li3PO4首先作为一种磷酸盐,具有磷酸根的稳定的化学和物理惰性,即使在HF环境下,仍然能够保持结构

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