ZrO2包覆高镍LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料提高其循环稳定性的作用机理

苏岳锋 张其雨 陈来 包丽颖 卢赟 陈实 吴锋

引用本文: 苏岳锋, 张其雨, 陈来, 包丽颖, 卢赟, 陈实, 吴锋. ZrO2包覆高镍LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料提高其循环稳定性的作用机理[J]. 物理化学学报, 2021, 37(3): 200506. doi: 10.3866/PKU.WHXB202005062 shu
Citation:  Su Yuefeng, Zhang Qiyu, Chen Lai, Bao Liying, Lu Yun, Chen Shi, Wu Feng. Effects of ZrO2 Coating on Ni-Rich LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 Cathodes with Enhanced Cycle Stabilities[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2021, 37(3): 200506. doi: 10.3866/PKU.WHXB202005062 shu

ZrO2包覆高镍LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料提高其循环稳定性的作用机理

    通讯作者: 陈来, chenlai144@sina.com; 吴锋, wufeng863@vip.sina.com
  • 基金项目:

    国家重点研发项目(2016YFB0100301), 国家自然科学基金(21875022, 51802020, U1664255), 北京理工大学重庆创新中心科技创新计划项目(2020CX5100006), 北京理工大学“青年教师学术启动计划”项目和中国科学技术协会青年人才托举计划(2018QNRC001)资助

摘要: 高镍三元材料作为一种锂离子电池正极材料,因其较高的放电比容量而得到科学界和工业界的广泛关注。研究表明,高镍三元材料的比容量与材料中的Ni含量呈正相关,但Ni含量的增加也会加剧循环过程中的界面副反应,材料表面释氧以及结构转变等问题。本文采用ZrO2包覆LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2材料,利用X射线衍射证明,在高温处理下ZrO2包覆物中的Zr4+会掺杂进LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2材料表面晶格中,使得X射线衍射谱中的(003)衍射峰左移。电化学测试证明在4.3和4.5 V的截止电压下,改性最优的材料在1C循环100周后容量保持率分别从84.89%和75.60%提高到97.61%和81.37%,同时发现循环稳定性的提升主要来自材料表面的Zr4+掺杂。X射线光电子能谱证明Zr4+表层掺杂后材料的Ni化合价由Ni3+向Ni2+转变,透射电子显微镜观察到Zr4+的表层掺杂使得材料表面的层状结构发生重构,从而稳定了材料体相结构,提高了材料整体的循环稳定性。

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  • 发布日期:  2021-03-15
  • 收稿日期:  2020-05-25
  • 接受日期:  2020-06-08
  • 修回日期:  2020-06-02
  • 网络出版日期:  2020-06-12
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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