高镍正极材料表面锂残渣的研究进展

目前锂离子电池的电化学性能和成本在很大程度上取决于正极材料,其中,具有高比容量和高工作电压等优点的高镍层状正极材料被广泛关注。然而,其表面的锂残渣会严重影响电极的制备和电池的电化学性能,限制了其在新能源汽车等领域的大规模应用。因此,高镍层状正极材料表面锂残渣的研究在进一步提升材料性能和电池安全性能等方面具有重要意义。本文综述了近年来高镍层状正极材料表面锂残渣的研究进展,从锂残渣形成机理,对高镍层状正极材料的影响以及酸碱滴定、傅里叶红外光谱、飞行时间二次离子质谱、固态核磁共振及热重分析结合质谱等锂残渣含量检测方法方面展开,总结了利用去除、物理包覆及原位再利用三种方法有效消除锂残渣对高镍层状正极材料的影响,改善其性能,并对进一步消除锂残渣对正极材料及锂离子电池的影响进行了展望。同时,本文针对锂残渣的展望及研究也同样适用于钠离子电池正极材料表面的钠残渣。本文旨在突出锂残渣原位再利用在高镍层状正极材料改性研究中的应用潜力,为锂离子电池的研究发展提供新的思路。

镍钴铝酸锂高镍系正极材料的研究进展

总结镍钴铝酸锂高镍系锂离子电池正极材料存在的问题,如循环稳定性不佳、热稳定性差和储存性能差等;综述近年来对容量衰减机理的研究,重点介绍几种改性方法,如优化合成工艺、离子掺杂、表相改性和制备复合材料等;展望镍钴铝酸锂高镍系层状正极材料的发展方向。

LiClO_(4)预氧化Ni_(0.8)Co_(0.17)Al_(0.03)(OH)_(2)提升锂离子电池的循环稳定性

层状高镍正极材料(LiNi_(0.8)Co_(0.17)Al_(0.03)O_(2))因为具有高的镍含量,相比于LiCoO2拥有更高的比容量和更低的成本,受到了大众的欢迎。然而,循环过程中容量的快速衰退阻碍了LiNi_(0.8)Co_(0.17)Al_(0.03)O_(2)的进一步商业化使用。其中,Li+/Ni^(2+)混排现象是造成材料不良循环性能的主要原因之一。本文中,使用具有强氧化性的LiClO_(4)对Ni_(0.8)Co_(0.17)Al_(0.03)(OH)_(2)前驱体进行预氧化处理。X射线衍射(XRD)测试和精修结果显示,LiClO_(4)处理后的LiNi_(0.8)Co_(0.17)Al_(0.03)O_(2)(LiClO4-NCA)样品有着更低的Li+/Ni^(2+)混排程度,这与X射线光电子能谱(XPS)测试得到的正极材料中Ni^(2+)/Ni^(3+)结果相一致。电化学测试结果显示,LiClO_(4)-NCA相比于原始样品LiNi_(0.8)Co_(0.17)Al_(0.03)O_(2)(NCA)具有更优异的循环性能,1 C倍率循环100圈后,LiClO4-NCA的容量保持率(94.3%)明显高于NCA(82.4%)。LiClO_(4)-NCA优异的电化学性能归因于LiClO_(4)促进了材料中的Ni^(2+)转化为Ni^(3+),减少了阳离子混排现象,保持了更完整的层状结构。因此,LiClO_(4)对Ni_(0.8)Co_(0.17)Al_(0.03)(OH)_(2)前驱体进行预氧化处理可以改善材料中的Li+/Ni^(2+)混排现象,优化层状高镍正极材料的循环稳定性。