氧化铟改性对LiNi_(0.95)Co_(0.025)Mn_(0.025)O_(2)正极材料电化学性能影响

超高镍三元正极材料LiNi_(0.95)Co_(0.025)Mn_(0.025)O_(2)(NCM)放电比容量高,环境友好,但容量衰减快和倍率性能差两大问题制约着它的应用。通过高温二次煅烧方法,研究In_(2)O_(3)对材料的改性作用,提升材料电化学性能。结果表明,In_(2)O_(3)可以通过体相和界面双重协同效应提升材料的电化学性能。在界面可以降低材料表面残碱含量,抑制电极与电解液之间的副反应,同时降低材料表面Ni^(2+)含量,降低材料锂镍混排度,提高材料有序性。在体相上,降低循环过程中H_(2)-H_(3)不可逆相转变,减少容量损失。当In_(2)O_(3)质量分数为0.5%时,材料的电化学性能表现最优,其中材料在1 C条件下循环百次后容量保持率从65.1%提升至81.5%,10 C条件下放电比容量从106.3 mAh/g提升至146.9 mAh/g。该研究结果对超高镍正极材料的改性具有重要意义。

氧化钨和磷钨酸对LiNi_(0.96)Co_(0.02)Mn_(0.02)O_(2)材料的表面包覆改性研究

随着电动汽车的高速发展,对锂离子电池的能量密度、循环性能和成本提出了更高的要求,目前已有的高镍材料LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)(NCM811)能量密度可以达到760 Wh·kg^(-1),已成为锂离子正极材料发展的重要方向。超高镍三元正极材料(LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2),x≥0.90)具有超过210 mAh·g^(–1)比容量,因而可实现更高的能量密度,但目前关于超高镍材料的研究工作仍然比较少。超高镍正极材料的研究极具实用意义,因此,本文选择LiNi_(0.96)Co_(0.02)Mn_(0.02)O_(2)(NCM96)这一超高镍材料进行研究。为了提升超高镍三元正极材料NCM96的电化学性能,本工作采用了氧化钨和磷钨酸来对其进行包覆改性,并系统研究了材料改性前后的结构、形貌及电化学性能。其中,氧化钨包覆能有效提升三元材料的电化学性能,但目前尚未有利用氧化钨对超高镍正极材料进行包覆改性的报道。此外,磷钨酸是一种可以同时实现氧化钨和磷酸盐双重包覆的物质,双重包覆有望实现比单一元素包覆更优的电化学性能。本工作通过NCM96前驱体与磷钨酸和氧化钨液相共混,烘干后混锂烧结实现氧化钨和磷钨酸包覆。研究结果表明,两种表面改性方法对超高镍三元正极材料首圈放电比容量影响都较小,且能有效改善材料的长期循环性能。对比两种改性材料的高温电化学性能,发现经磷钨酸包覆改性后的材料其高温循环性能优于氧化钨包覆改性,说明磷钨酸的P/W双元素改性优于WO3的W单元素改性。