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高电压钴酸锂正极材料掺杂、包覆及复合改性 (3)
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摘要：Lee等[27]采用一种简单有效的紫外光固化法在LiCoO2表面形成了一层纳米尺寸厚度的聚二丙烯酸乙二醇酯(PEGDA)包覆层，且并没有破坏LiCoO2的物理结构；由于包
Lee等[27]采用一种简单有效的紫外光固化法在LiCoO2表面形成了一层纳米尺寸厚度的聚二丙烯酸乙二醇酯(PEGDA)包覆层，且并没有破坏LiCoO2的物理结构；由于包覆层具有电子网络和多孔结构，能吸收更多电解液；PEGDA包覆LiCoO2电极相比于未包覆LiCoO2电极在4.4 V高电压电池上循环性能表现优异，这归因于具有离子导电的纳米PEGDA包覆层阻碍了界面副反应的发生。
Cao等[28]在LiCoO2表面合成了一层导电聚吡咯(PPy)层，测试结果显示，在4.5 V高电压下初始放电容量为182 mAh/g，170次循环后容量保持率94.3%，远高于未包覆的83.5%，这主要是由于导电PPy层降低了LiCoO2表面的电荷转移电阻，表现出良好的电化学性能。PPy包覆LiCoO2类似于胶囊壳，保护LiCoO2不受HF的腐蚀，并减少Co在电解液中的溶出。
Yang等[29]在空气中高温热处理进行PAN高分子链分子间交联在LiCoO2表面包覆交联的PAN聚合物膜，其与Al2O3氧化物包覆工艺比较，此膜具有良好的电子导电率和机械强度，此空气热处理工艺通过碳热还原避免了对LiCoO2表面结构的破坏。电化学测试表明，在高电压下PAN包覆LiCoO2比未包覆LiCoO2和Al2O3包覆LiCoO2都具有更好的循环性能。
4 LiCoO2掺杂与包覆复合改性
Wang等[30]通过化学沉积法在Mg掺杂LiCoO2表面包覆了ZrOxFy层，成功实现了掺杂与包覆复合改性，相比于未改性LiCoO2材料，掺杂与包覆复合改性LiCoO2材料在3.0 V-4.5 V电压范围内具有良好的循环稳定性，1 C循环100次后容量保持率为91.2%，远高于未改性LiCoO2材料的64.4%。EIS、XRD和Co分布测试表明Mg掺杂稳定了LiCoO2晶体结构，而ZrOxFy包覆层抑制了正极与电解液之间的副反应，有效地改善循环性能。同样是Wang等[31]合成了Mg掺杂和ZrOxFy包覆复合改性的LiCoO2材料，DSC结果表明改性的LiCoO2材料在充电状态具有良好的热稳定性，电化学性能测试Mg掺杂和ZrOxFy包覆复合改性的LiCoO2在3.0 V-4.6 V电压范围内具有良好的循环稳定性，1 C循环100次后容量保持率为76.3%，远高于未改性LiCoO2材料的19.5%。Deng等[32]研究了同时在LiCoO2表面和主体掺杂和表面包覆Al和Ti元素在滥用条件下LiCoO2热稳定性和钴酸锂/石墨锂电池的安全性，涓流充电和DSC测试显示，在掺杂Al和Ti元素LiCoO2表面包覆的铝钛氧化物中Al含量达2 000 ppm，同时掺杂和表面包覆Al和Ti元素的LiCoO2热稳定性明显增强，抗热冲击和过充性能优异，而仅仅掺杂且铝掺杂量1 000 ppm的LiCoO2热解放热峰温度高达250 ℃，掺杂LiCoO2热稳定性虽然增强，但不及同时掺杂和表面包覆Al和Ti元素的LiCoO2。
5 总结及展望
掺杂、包覆以及复合改性在高电压钴酸锂正极材料的研究开发中起着越来越重要的作用，其中复合包覆以及复合改性将是高电压钴酸锂正极材料重点研究开发方向。运用不同的改性方法可以有效抑制钴酸锂在高电压下的结构变化，提升钴酸锂晶体结构的稳定性和界面稳定性，从而提高钴酸锂在高电压下的克比容量、热稳定性、循环稳定性和倍率性能，并使得锂离子电池各项性能得到改善，为更高电压钴酸锂正极材料的商业化打下坚实的基础。
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文章来源：《高电压技术》 网址: http://www.gdyjszzs.cn/qikandaodu/2020/0922/373.html
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