阳离子无序和表面化学残留物对层状氧化物阴极初始库仑效率影响的研究

锂层状氧化物LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)(NCM622)是电动汽车高能锂离子电池中最有前途的正极材料之一。然而,目前NCM622的一个问题是其初始库仑效率(ICE)只有约87%,比LiCoO_(2)或LiFePO_(4)至少低6%。在本工作中,我们研究了在烧结过程中形成的表面化学残留物(如LiOH和Li_(2)CO_(3))和Li/Ni阳离子混排对ICE的影响。结果表明,当烧结温度从825℃提高到900℃时,样品的ICE从80.80%提高到86.68%,而相应的Li/Ni阳离子混排和表面化学残留物也有所减少。进一步地,我们使用HNO_(3)溶液洗涤去除825℃烧结后的样品的表面残留物,发现尽管Li/Ni阳离子紊乱有所增加,但ICE提高3.57%。这些结果表明,通过适当的烧结工艺和后处理技术将表面残留量和Li/Ni阳离子混排降至最低是获得高ICE并改善NCM622电化学性能的关键。

P2-O3复合相富锂锰基正极材料的合成及性能研究

为了解决高比能富锂材料电压衰退、首圈库仑效率低、倍率性能差等问题,本文通过简单的固相烧结法合成P2-O3复合相富锂正极材料。该材料利用P2相在首次充放电过程中转化为O2相,避免过渡金属迁移,有效地降低了循环过程中的电压衰退,极大地提高了首圈库仑效率和倍率性能。电化学性能测试表明,在2.0~4.6 V以0.1 C (1 C=200 mA/g)电流进行充放电,P2-O3复合相富锂正极材料可以提供高于290 mA·h/g的比容量,首圈库仑效率高达97%。1 C放电比容量约为240 mA·h/g,100圈容量保持率接近80%;100圈平均电压衰退小于170 m V。该复合相富锂正极材料合成制备简单;在2.0~4.6V电压范围内,实现传统富锂材料在2.0~4.8 V下的高容量,这大大促进了富锂材料与商用电解液的匹配;此外,循环性能相对良好,电压衰退也得到了一定的抑制,有力地推动了富锂材料在电动汽车市场上的应用。