任明明 刘泽萍 袁振洛 王 洋 范广新＊,, 刘宝忠 罗成果

(1河南理工大学材料科学与工程学院，焦作 454000)

(2河南理工大学化学化工学院，焦作 454000)

(3焦作伴侣纳米材料工程有限公司，焦作 454000)

0 引言

随着锂离子电池在交通和储能领域上的应用规模越来越大，人们对其能量密度、循环性能和安全性能要求越来越高[1-2]。正极材料作为锂离子电池的重要组成部分，直接影响了电池的寿命、能量密度、成本以及安全性等。目前，已经商业化的正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、磷酸铁锂(LiFePO4)和三元材料(LiNixCoyM1-x-yO2，M=Mn、Al，0＜x＜1，0＜y＜1)[2]。其 中，富 镍 三 元 层 状 材 料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2由于能量密度高、工艺简单、成本低、安全性高等优点，被认为是最具有发展前景的正极材料之一[3-4]。然而，在应用过程中该材料仍存在着倍率性差和热稳定性欠佳等问题。

离子掺杂，尤其阴离子掺杂是正极材料改性研究的常用手段之一。在常用的掺杂元素(F[4]、N[5]、S[6]、Cl[7])中，F由于电负性最强，且与O化学性质相似，备受重视。到目前为止，F掺杂已经应用在LiMn2O4[8]、LiFePO4[9]、LiNiO2[4]、LiNi0.5Mn1.5O4[10]、Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2[11]、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2[12]等正极材料改性上，效果显著。

关于F在正极材料中的作用，Zhang等[4]认为F可进入到LiNiO2晶格中，抑制材料在电化学过程中的多相结构转变；Kim等[12]证实F能促进三元层状材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的初次颗粒生长、增强晶体结构稳定性。然而，仍有下述问题不能达成共识：(1)F对富镍层状材料Li+/Ni2+混排度的影响。Zhao等[13]认为F会降低材料阳离子混排，增加材料结构的有序程度，而Li等[14]则表示掺F会增大阳离子混排；(2)F对材料放电容量的影响。研究表明[4,13]F掺杂能提高材料的放电容量，而文献[10,14]的报道则相反。……