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电解液添加剂PHS对LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2锂离子电池性能的影响

2021-05-31范伟贞曹哥尽

电镀与涂饰 2021年9期

范伟贞,曹哥尽

(广州天赐高新材料股份有限公司,广东 广州 510760)

新能源电动汽车(EVs)的发展是大势所趋,锂离子电池(LIBs)作为新能源汽车的心脏也受到极大关注。与便携式电子设备不同,EVs需要具有更高能量密度的LIBs。相对于传统钴酸锂和磷酸铁锂正极材料,层状三元正极材料LiNixCoyMnzO2(NCM,x+y+z= 1)具有价格低廉和能量密度高的特点,是近期EVs用电池的发展方向。随着三元材料中Ni含量的提高,NCM的价格下降,同时电池容量显著提高,其中富镍LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2(NCM811)受到特别重视。但是Ni含量增大会使三元材料的热稳定性下降,这限制了NCM811的商业化应用。EVs的工作温度范围大约在−20 °C到60 °C,这极大地考验了NCM811应用的可靠性。为了提高NCM811正极材料的稳定性,一般可以从两方面着手,即提升材料自身性能和提高外界保护能力。

在提升自身性能方面,通常可采用惰性材料包覆和其他元素掺杂两种途径对NCM811进行改性。惰性材料包覆可以钝化电极/电解液界面,减少不良界面副反应和过渡金属离子溶出,非常有应用前景[1-4]。元素掺杂可以提高NCM的结构稳定性,从而提高其热稳定性。Chang等[5]使用Nd2O3包覆NCM811来钝化其表面,避免了活性物质和电解液与其表面直接接触。结果表明,Nd2O3包覆的NCM811具有较好的循环性能,在3.0 ~ 4.4 V下循环100次后,容量保持率为88.0%,比未包覆的NCM811的容量保持率高9.3%。即使在高温下,Nd2O3包覆的NCM811也表现出较好的循环性能。Sun等[6]设计了一种超薄锂铝氧化物(LiAlO2)膜,显著提高了NCM622电池在4.5 V/4.7 V高截止电压下的性能。LiAlO2包覆纳米NCM622后,经过350次循环仍能保持149 mA·h/g以上的可逆容量。……

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