体相调控优化正极材料结构稳定性研究

摘要

高镍（Ni含量≥90%）层状氧化物在长循环过程中出现容量快速衰减限制了其商业应用，掺杂作为一种提升正极材料电化学性能的方法受到了广泛关注。探讨了通过位置特异性地原位引入镁离子(Mg²⁺)来增强LiNi_0.9Co_0.05Mn_0.05O₂正极材料的结构稳定性。实验结果表明，在扣式锂离子半电池中，掺入Mg²⁺的正极材料相较于未掺杂的材料表现出更佳的电化学性能；特别是在0.5 C条件下进行100次循环测试后，掺有0.3%Mg²⁺的LiNi_0.9Co_0.05Mn_0.05O₂正极材料能够保持初始比容量的74.06%。通过物理表征与分析发现，掺杂处理改变了材料的晶粒活性晶面暴露情况及晶格结构，有效地抑制了阳离子混排以及不利的相变现象，进而提升了材料的循环稳定性，这些变化有助于提高电池的长循环性能。本研究提出的掺杂方法可以有效地提高高镍正极材料的性能，并为开发更高能量密度的锂离子电池提供了一定的参考。

关键词

锂离子电池 / 高镍三元正极材料 / 掺杂 / 层状氧化物