抑制混排提升高镍三元材料电化学性能

摘要

层状高镍三元材料LiNi_(0.85)Co_(0.11)Mn_(0.04)O_2(NCM85)是一种很有前途的高性能锂离子电池正极材料。然而，正极材料在高温煅烧过程中极有可能出现Li损失和阳离子混排现象，导致正极颗粒表面形成无序的岩盐相。提出了一种用H_3PO_4处理制备等离子体修饰NCM85的方法，在NCM85表面原位形成一层均匀的Li_3PO_4包覆层，有效地提高了NCM85的电化学性能，稳定了正极-电解质界面。与本体NCM85电极相比，适量Li_3PO_4包覆层修饰的正极(Li_3PO_4@NCM85)展现出优异的电化学性能，在2.75～4.3 V电压范围内0.5 C (200 mA/g)倍率循环200圈后，放电比容量为169.2(mA·h/g),容量保持率高达84%,Li_3PO_4包覆层生成的过程中消耗了材料表面的残锂，减少了Li~+/Ni~(2+)的混排，增强了结构的稳定性。此外，Li_3PO_4包覆层可以提高离子电导率，加快Li~+扩散速率，抑制相变、阳离子混合和体积收缩。研究了LPO表面修饰对材料界面机制的影响，对下一代高能锂离子电池正极材料的开发具有一定借鉴意义。

关键词

高镍三元材料 / Li~+/Ni~(2+)混排 / Li_3PO_4包覆层 / 离子电导率