硅烷偶联剂表面处理对LiNi0.8Co0.15Al0.05O2结构和性能的影响

用硅烷偶联剂加热分解的简便方法对锂离子电池正极材料LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂(NCA)的表面进行处理, 利用XRD结合Rietveld精修、SEM、TEM、DSC、EIS和恒流充放电等方法对材料进行表征。结果显示, 硅烷偶联剂经450℃加热分解后得到的非晶态SiO₂均匀包覆在材料表面, 包覆不改变 NCA的晶体结构, 但明显改善了材料性能。在60℃环境中, 0.2C、1C下包覆材料(简写为a-NCA)的放电比容量分别为176.4、158.9 mAh·g^-1, 高于NCA的174.2、153.8 mAh·g^-1; 50周循环后a-NCA的容量保持率为91.4 %, 远高于NCA的86.5 %; 同时, 经包覆后材料的热稳定性大幅度提高。其原因是包覆层抑制了NCA在循环过程中与电解液发生副反应, 有效降低了离子迁移的界面膜电阻, 并抑制了晶体结构变化。     

掺Al对LiNi_(0.85)Co_(0.15)O_2结构、电化学性能和热稳定性的影响

采用高温固相法对正极材料LiNi_(0.85)Co_(0.15)O_2进行Al掺杂,研究了Al及其含量对材料结构、电化学性能和热稳定性的影响。结果表明:Al可进入LiNi_(0.85)Co_(0.15)O_2晶格,占据Ni原子位置。随着掺Al量增加:材料的晶胞参数a降低、c增大、阳离子混排程度先增加后减小,晶体密度减小;电极极化逐渐增强,放电比容量依次降低,循环性能明显改善,热稳定性提高。Al掺量为5%时,LiNi_(0.85–x)Co_(0.15)Al_xO_2综合性能达到最优。掺Al不能抑制LiNi_(0.85–x)Co_(0.15)Al_xO_2在电化学循环中由H1到H2相转变,但有利于稳定材料的H2相结构,从而提高材料的综合性能。