表面原位构建LiAlF_(4)膜层改善高镍三元LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)正极材料结构稳定性

通过球磨和低温煅烧处理LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)(NCM)表面的残锂,提出原位构建一层均匀LiAlF_(4)(LAF)包覆层的策略,达到提高NCM表面稳定性,抑制其与电解液副反应的目的。采用X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM)表征手段研究复合材料改性前后的组成、结构与形貌。结果表明优化后的NCM@LAF微球表面出现一层均匀的无定形LiAlF_(4)包覆层,包覆层的存在能够减少表面残锂的产生,提高电极和电解质界面稳定性;改性后的复合材料(NCM@LAF)表现出优异的电化学性能,在4.5 V的高截止电压下,NCM@LAF在1 C下经过300次循环后的比容量为168.8 mAh/g,容量保持率高达90.0%,在相同的测试条件下,原始NCM样品的容量保持率仅为64.8%,当电流密度增加至3 C时,容量保持率仍高达83.4%;此外,NCM@LAF样品在10 C下仍然能发挥出156.4 mAh/g的高比容量,表现出优异的倍率性能。本研究为改善高镍三元材料的层状结构不稳定特性探索出一种新方法,拓宽了其应用在锂离子电池正极材料的商业化道路。