微量熔盐法辅助改性超高镍单晶材料

超高镍LiNi_(0.92)Co_(0.04)Mn_(0.04)O_(2)单晶(SC)被视为一种非常有前途的高能量密度正极材料,但其单晶材料存在首圈库伦效率低、充放电比容量较低以及锂离子扩散速度慢等一系列问题。稀土离子La^(3+)掺杂可以改善单晶材料循环性能,然而单晶颗粒的生长往往受到抑制,需要提高烧结温度。本文通过LiOH–La(NO_(3))_(3)–LiF形成微量熔盐体系,提高局部反应温度来促进La^(3+)和F-掺杂与晶粒生长,研究了La(NO_(3))_(3)、LiF用量对SC层状结构、晶体形貌和电化学性能的影响。实验结果表明,LiOH–La(NO_(3))_(3)–LiF微量熔盐法掺杂改性对SC的内部结构、颗粒形貌、首次充放电容量、倍率特性、循环性能具有明显的改善作用;适量的La^(3+)和F^(–)掺杂能够增强单晶材料的晶体结构,降低Li^(+)脱嵌过程中的迁移能垒,也提高了Li^(+)的脱嵌速度;同时缓解了单晶材料在循环过程中内部应力累积,提高了单晶材料的锂离子扩散速率与长循环稳定性。该种局部熔盐辅助掺杂的方法为开发高性能超高单晶正极材料提供了良好的借鉴。