中國粉體網(wǎng)訊  近幾年,，三元正極材料因具有容量高,、結構穩(wěn)定、安全性好,、成本低且對環(huán)境沒有污染等優(yōu)點而在動力電池市場上備受青睞,。許多正極材料企業(yè)也在紛紛擴大三元材料的產(chǎn)能,，當前三元材料占比已經(jīng)超過磷酸鐵鋰，成為主要的正極材料,。

但是三元材料也不是完美的,，目前它在使用過程中還存在以下問題：

可以通過摻雜、包覆,、控制材料結構以及預處理等方式對三元材料改性,，改善以上問題。

離子摻雜

離子摻雜指在不影響正極材料原本結構的同時在材料的晶體結構中摻入少量的帶電雜離子,，以提高材料晶體結構的穩(wěn)定性并增大晶胞參數(shù)c,，從而提升三元材料的容量、倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性,。離子摻雜包括陰離子摻雜,、陽離子摻雜和多離子摻雜。

1陰離子摻雜

Cong等將PO₄^3－摻雜進入三元111材料中,，結果不僅穩(wěn)定了材料的晶體結構,，還增大了離子混排的阻力,，防止循環(huán)過程中贗尖晶石相的形成,。同時降低了Li⁺擴散阻力，改善三元111材料的倍率性能,。

2陽離子摻雜

Li等以C₉H₂₁AlO₃作為Al源,，在三元523表面進行Al³⁺摻雜。摻雜Al³⁺后晶胞參數(shù)a和c均有所降低,。但摻雜后陽離子混排程度降低,，電化學性能升高。Al³⁺摻雜修飾后材料的倍率性能得到大幅度改善,。

3多離子摻雜

Hu等采用Mg-Al-B三元素共摻改性修飾三元523材料,。Mg²⁺和Al³⁺占據(jù)層狀結構3a位點，可以增大層狀結構層間距,，減小鋰離子的嵌入/脫嵌阻力,。經(jīng)過XPS分析發(fā)現(xiàn)，Al³⁺和B³⁺高價態(tài)陽離子的摻雜,，還會增加三元材料中活性物質(zhì)Ni²⁺的含量,，提升材料的循環(huán)容量。

包覆改性

表面包覆對三元材料的倍率性能,、循環(huán)穩(wěn)定性,、可逆比容量和熱穩(wěn)定性有很大的提高，包覆改性所選擇的包覆物以氧化物,、磷酸鹽和鋰鹽為主,。

1氧化物

氧化物包括CuO,、Al₂O₃、ZrO₂,、TiO₂,、ZnO、MgO,、SiO₂等,，它們可以作為鋰離子的導體，有利于充放電過程中鋰離子的傳輸,，同時也可以避免基體材料表面和電解液直接接觸,，減少循環(huán)過程中電解液對基體材料的腐蝕從而提高材料在循環(huán)過程中的循環(huán)穩(wěn)定性。

2磷酸鹽

作為包覆物的磷酸鹽主要有AlPO₄,、LiNiPO₄等,。以磷酸鹽作為包覆物主要是由于它有較強的P=O鍵，該鍵可以減少酸性電解液對基體材料的腐蝕,，同時,，聚陰離子PO₄³⁺和金屬離子間較強的共價性可以提高包覆物的熱穩(wěn)定性。

3鋰鹽

作為包覆物的鋰鹽主要有Li₂ZrO₃,、Li₃VO₄等,，和氧化物包覆物相比，由于鋰鹽自身帶有Li⁺,，因此更加有利于循環(huán)過程中Li⁺的傳輸,，從而對材料在大倍率條件下的循環(huán)性能有很大幫助。

結構控制

Zou等用海藻酸纖維作為模板,，合成了一種多殼中空的富鎳Li(Ni_xCo_yMn_z)O₂材料,，這種材料結合了一維形狀和多孔多殼結構共同的優(yōu)點，具備電極－電解質(zhì)之間大的接觸面積,、較短的電子和離子通道,，從而較大地提高了富鎳Li(Ni_xCo_yMn_z)O₂材料的電化學性能。

預處理改性

Kang等用一種弱酸NH₄PF₆對鎳鈷錳三元材料進行了預處理,，結果表明,，該材料的循環(huán)性能有所提高，這有可能是材料表面被預處理過程中產(chǎn)生的氟化物侵蝕而鈍化所引起的,。但是經(jīng)過預處理的三元材料的倍率性和循環(huán)性能在一定程度上有所變差,，所以預處理改性還沒有得到廣泛的應用。

參考來源：

王可珍等.鋰離子正極三元材料的制備與改性研究

邵奕嘉等.三元鎳鈷錳正極材料的制備及改性

董生德等.用于鋰離子電池鎳鈷錳三元正極材料的改性研究進展