改善锂离子电池电化学性能的方法

改善锂离子电池电化学性能的方法

开发了一种具有富铝表层的正极材料LiNi0.80Co0.15Al0.05O2（NCA），与那些传统固态反应生成的纯质NCA相比，其具有良好的电化学性能。采用流化床涂敷技术和热处理工艺，形成了具有梯度浓度成分的富铝表层：流化床NCA粉末和含有氧化铝溶胶-异丙醇溶液喷雾混合在一个密闭空间，然后在600℃富氧环境下进行热处理。对于电化学性能的测量，正极用正电极材料制成的正极与2032型钮扣电池组装成锂金属阳极，用乙烯碳酸二乙基碳酸锂作为电解质。测试结果表明，富铝表层有效地改善了锂离子电池充放电循环寿命性能。经过100次充放电循环试验后，富铝表层的NCA保留了初始容量的96%，相比之下，纯质NCA只保留了初始容量的90%。为了更好地理解这种改善，通过扫描透射电子显微镜（STEM）和扫描电子显微镜（SEM）对正极材料经过100次充放电循环后的结构进行了检测。一方面，从基于STEM获得的高角度环形暗场信号图像来看，在原始粒子表面附近不活跃的类盐结构层生长方面，这些材料之间没有明显的区别。另一方面，基于低倍率SEM观察表明，纯质NCA在次级粒子的原始粒子之间的微裂纹已经扩大，而富铝表层NCA裂纹没有扩大。因此，富铝表层提高了次级粒子在电池充放电循环过程中的断裂强度，从而抑制了孤立原始粒子的形成，而这些孤立原始粒子对电荷的放电行为没有作用。

刊名：Ceramics International(英)

刊期：2017年第43期

作者：Shoji Takanashi et al

编译：张雅