双包覆层协同提升LiNi0.92Co0.04Mn0.04O2三元材料电化学性能研究

摘要：

超高镍层状材料LiNi0.92 Co0.04 Mn0.04 O2(简称NCM92)因其具有较高的能量密度和价格优势,已成为锂离子电池重要的正极材料来源之一.然而,由于该材料的界面不稳定和不可逆相变,商业应用面临特别是在高截止电压下快速的容量衰落和严重的结构退化的问题.本研究设计了一种 ZrO2/Li2 ZrO3双包覆层改性超高镍单晶正极材料,同时材料表面均匀掺杂有Zr元素,通过双包覆层协同策略显著增强了正极的高压性能和结构稳定性.研究结果表明,ZrO2/Li2ZrO3双包覆层可以有效缓解超高镍正极材料H2-H3 相变的不可逆性,提高力学稳定性和界面稳定性,同时表面Zr掺杂进入晶体结构中的TM层与Li位抑制 Li/Ni 混排并扩宽了晶格间距,ZrO2/Li2ZrO3 双包覆层与 Zr 掺杂改性的材料(NCM92-Zr)展现出优异的电化学性能,在0.5 C(200 mA·g-1)电流密度下,2.75～4.4 V电压范围内循环150 圈后仍有155.2 mA h g-1的放电比容量,容量保持率高达 75.5％.此研究为在高截止电压下超高镍正极的复杂机制和改进的结构稳定性提供了新的思路.

关键词：锂离子电池、超高镍层状材料、ZrO2/Li2ZrO3双包覆层、界面稳定性、放电比容量

所属期刊栏目：52

分类号：TG132;TM912;TF82(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金;河南省职业院校省级骨干教师资助项目;郑州铁路职业技术学院青年骨干教师培养计划;郑州铁路职业技术学院科研项目

在线出版日期：2023-07-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：116-123