研究前沿

       锂离子电池双浓度梯度三元正极材料


    包覆改性是锂离子电池三元正极材料常用的改性方法之一,但由于合成过程的易出现包覆量过少(包覆不完全,改性不明显),包覆过量(惰性包覆材料增大阻抗),焙烧温度高(阳离子混排严重),焙烧温度低(包覆层结晶性差)等问题,出现了核壳结构。而核壳结构内核和外壳组分差异较大,经过反复脱嵌锂其体积变化差异较大,会出现核壳分离的不利现象。因此产生了浓度梯度的改性方法,该方法可以使内外组分完美的过渡,同时将贡献容量的Ni保护在内层,而稳定的Mn更多的在外层以获得更好的电化学性能。

     近期Yang-Kook Sun课题组在《Advance Functional Materials》发表了一篇题目为“Advanced Concentration Gradient Cathode Material with Two-Slope for High-Energy and Safe Lithium Batteries”的双浓度梯度三元正极材料的文章。


 

     作者采用共沉淀方法,配制了三种不同镍、钴、锰比例的混合溶液,按照镍含量由高到低的顺序分别缓慢泵入反应器中,同时加入NaOH和氨水络合剂,共沉得到有两斜率的浓度梯度三元材料,这种材料的内部具有更高含量的镍,更有利于高容量的获得和保持,外层有更高含量的锰,更有利于循环稳定性和热稳定性的提升。该材料作为正极材料首圈放电比容量(4.3V cutoff)可达200 mAh/g,并且在全电池中循环1500圈容量保持率高达88%,无粉化现象出现,与相同条件下的Li[Ni0.8Co0.15Al0.05]O2 (NCA)正极材料相比,放电比容量和循环性能都具有明显优势。

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