硼高效掺杂LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料及其性能提升机制

• 作者: 朱华威 余海峰 江仟仟 杨兆峰 江浩 李春忠
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 高电压 硼掺杂 锂离子电池
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 所属期刊栏目: 材料化学工程与纳米技术
• 页码范围: 609-618
• 页数: 9页
• 分类号: TM912.9
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20200836

摘要

高键能异质原子的高效掺杂是稳定高电压LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（NCM）三元正极材料并提升其电化学性能的有效策略。借助含硼前体在二次颗粒表面富集及随后高温煅烧强化B3+体相扩散的策略，构建了硼离子高效掺杂NCM正极材料（NCM-B）。引入B—O键（键能：809 kJ·mol-1）抑制了电化学反应过程中晶格氧析出，进而稳定材料的氧离子框架；此外，表面残余的高锂离子导体Li2O-B2O3包覆层可以在一定程度上稳定电极-电解液界面。与改性前NCM相比，改性后的NCM-B正极材料在3.0~4.5 V电压区间的可逆比电容量可以达到193.7 mA·h·g-1，在10 C大功率下，比电容量仍保持120 mA·h·g-1（NCM仅为78.2 mA·h·g-1）。1 C下连续循环100圈后，比电容量保持率从73%提升到90%。表面富集和扩散强化的思想也有望实现其他正极材料的高效掺杂。