自90年代以來(lái)，鋰離子電池以其高能量密度和穩定的循環(huán)性能成為眾多便攜式電子設備的首選移動(dòng)電源。然而，近年來(lái)便攜式電子設備以及電動(dòng)汽車(chē)的飛速發(fā)展對現有移動(dòng)電源提出了更高的要求，進(jìn)一步提升鋰離子電池的能量密度和循環(huán)壽命成為鋰離子電池應用領(lǐng)域的重要研究方向。
在眾多進(jìn)一步提高鋰離子電池性能的研究中，表面包覆曾一度成為提高鋰離子電池循環(huán)穩定性的重要手段，并得到廣泛認可。然而，傳統的包覆方法仍有一定的局限性，如包覆層易團聚、包覆厚度難以精確控制等。
近日，美國南加州大學(xué)房昕等人曾首次將原子層沉積方法應用于超薄氧化鋁包覆鎳錳酸鋰5V正極的研究中，使得鋰離子電池的能量密度和循環(huán)性能得以同時(shí)提高：原子層沉積的方法將包覆厚度精確控制在納米量級，且可用于已成膜的電極包覆；而鎳錳酸鋰作為最有前景的高電壓正極材料，可以將電池工作電壓提高20%-30%，從而提高電池的能量密度。
該課題組利用X射線(xiàn)吸收譜和電子能量損失譜對超薄氧化鋁包覆層在鎳錳酸鋰循環(huán)中的作用進(jìn)行了深入探索。對比發(fā)現，超薄包覆過(guò)的電極在循環(huán)中更容易保持原有的氧化態(tài)，而未經(jīng)包覆的電極表面在高壓循環(huán)過(guò)程中易與電解液發(fā)生副反應而產(chǎn)生低價(jià)錳。副反應的發(fā)生導致鎳錳酸鋰阻抗增加，庫侖效率降低，循環(huán)性能下降。利用原子層沉積技術(shù)對極片進(jìn)行氧化鋁包覆，克服了傳統的絕緣層包覆易增加電池內阻的弊端，包覆厚度精確調控到2納米以?xún)?，正常的鋰離子和電子傳輸得以保持，而電極表面與電解液的副反應得到抑制，循環(huán)性能表現出明顯提高。
該研究是首次發(fā)現超薄氧化鋁包覆提高鋰離子電池5V正極循環(huán)性能的作用機理，為將來(lái)的表面包覆和循環(huán)性能研究提供了新思路，具有重要的指導和借鑒意義。
資料來(lái)源：上海硅酸鹽研究所。
更多精彩！歡迎掃描下方二維碼關(guān)注中國粉體技術(shù)網(wǎng)官方微信（粉體技術(shù)網(wǎng)）
|
