锂离子电池涂层的研究

锂离子电池涂层的研究

导电涂层在锂离子电池中能够提高极片的附着力，减少粘结剂的使用量，同时能够显著提高电池的电性能。涂层能够抑制电池的极化，减少电池内部的热效应，同时能够降低电池内阻，增加电池循环寿命。因此，有必要研究锂离子电池系统的电池涂层。研究了LiCoO2（典型的二维锂离子通道的正极材料）的涂层和混合离子对电池内离子的循环能力和反应能力的协同影响，首先将机械混合器以80r/min的旋转速度将Li2CO3、Co3O4和Mg（CO3）· 4Mg（OH）2·5H2O混合1h；然后将粉末混合物在空气中放置5h，以产生掺杂Mg的LiCoO2。利用溶胶-凝胶技术制备钛酸锂(Li2TiO3)涂层,将Ti（OBu）4溶解在100g乙醇中，在LiCoO2中混合Mg并以Li2TiO3作为其涂层材料，其中将合成活性材料后的残余Li2CO3作为Li源。涂层材料中钛的浓度不同，电化学反应中获得的Li2TiO3相也完全不同,当Ti浓度高时,电池系统中获得尖晶钛酸锂（Li4Ti5O12）；而当Ti浓度低时,电池系统中获得单斜晶Li2TiO3。利用各种试验技术（包括XRD、纳米SIMS、TEM透射电镜、EELS和使用纳米探针的电流测量技术）来测量涂层材料的特征，使用具有CuKα辐射的 PhilipsX'PERT PRO衍射仪进行XRD测量；通过纳米 SIMS（Cameca Nano-SIMS 50,France）仪器分析颗粒横截面上元素的空间分布；使用扫描电子显微镜（SEM）（JEM-2100F, JEOL Co.,Japan）测量电池电化学反应的光谱图；使用基于SEM获得的的光谱图对电池进行EELS测量；使用SEM通过纳米探针（Nanostation、Kleindiek、Germany）测量活性材料和Li2TiO3涂层的电流-电压特性。测量结果表明，Li4Ti5O12的电化学性能比单斜晶Li2TiO3更好。此外，将LiCoO2中掺杂的活性材料离子（Mg2+）移动到涂层，能够更好地提高Li4Ti5O12的导电性。

刊名：International Journal of Adhesion& Adhesives（英）

刊期：2015年第60期

作者：James Scoltock et al

编译：朱会