改善鋰離子電池電化學性能的方法

改善鋰離子電池電化學性能的方法

開發了一種具有富鋁表層的正極材料LiNi0.80Co0.15Al0.05O2（NCA），與那些傳統固態反應生成的純質NCA相比，其具有良好的電化學性能。采用流化床涂敷技術和熱處理工藝，形成了具有梯度濃度成分的富鋁表層：流化床NCA粉末和含有氧化鋁溶膠-異丙醇溶液噴霧混合在一個密閉空間，然后在600℃富氧環境下進行熱處理。對于電化學性能的測量，正極用正電極材料制成的正極與2032型鈕扣電池組裝成鋰金屬陽極，用乙烯碳酸二乙基碳酸鋰作為電解質。測試結果表明，富鋁表層有效地改善了鋰離子電池充放電循環壽命性能。經過100次充放電循環試驗后，富鋁表層的NCA保留了初始容量的96%，相比之下，純質NCA只保留了初始容量的90%。為了更好地理解這種改善，通過掃描透射電子顯微鏡（STEM）和掃描電子顯微鏡（SEM）對正極材料經過100次充放電循環后的結構進行了檢測。一方面，從基于STEM獲得的高角度環形暗場信號圖像來看，在原始粒子表面附近不活躍的類鹽結構層生長方面，這些材料之間沒有明顯的區別。另一方面，基于低倍率SEM觀察表明，純質NCA在次級粒子的原始粒子之間的微裂紋已經擴大，而富鋁表層NCA裂紋沒有擴大。因此，富鋁表層提高了次級粒子在電池充放電循環過程中的斷裂強度，從而抑制了孤立原始粒子的形成，而這些孤立原始粒子對電荷的放電行為沒有作用。

刊名：Ceramics International(英)

刊期：2017年第43期

作者：Shoji Takanashi et al

編譯：張雅