高镍三元正极材料的表面包覆策略

王弈艨，刘 凯，王保国

（清华大学化学工程系,北京100084）

锂离子电池以其高能量密度、长循环寿命及高输出电压等优点获得了广泛关注［1］. 目前，在电池安全性能得到保证的前提下，进一步提高锂离子电池的能量密度、充放电速度、工作环境范围成为锂离子电池研究领域的主要攻关方向.

正极材料在锂离子电池中约占40%的生产成本，是决定锂离子电池性能的关键材料. 常见的锂离子电池正极材料中，氧化钴锂（LiCoO2）材料是首个被商业化应用的层状过渡金属正极材料［2］，具有放电电压高、电压平台平稳及比容量高等优点，其循环寿命也较长. 然而，LiCoO2在电池使用中可能发生由层状结构转变为尖晶石结构的不可逆相变，LiCoO2还存在热稳定性差带来的安全隐患等问题；Co元素作为贵金属也导致LiCoO2电极的生产成本较高. 层状氧化锰锂（LiMnO2）是较廉价易得、环境亲和的正极材料，但是LiMnO2在充放电过程中，由于Jahn-Teller 效应，其材料空间结构会发生从层状向尖晶石结构的转化，导致循环容量的不可逆损失. 层状氧化镍锂（LiNiO2）具有实际容量高的优点，因为同样具有α-NaFeO2结构，所以LiNiO2也有放电电压高、电压平台平稳、比容量高及稳定性好等优点，但是，LiNiO2的合成条件较为苛刻［3］，合成过程中目标产物的化学计量比很难控制，生产成本较高，并且由于Li+和Ni2+的层间跃迁和不可逆混排导致的结构退化［4］，也使LiNiO2正极循环性能无法得到保证.尖晶石结构的正极材料锰酸锂（LiMnO4）由于具有三维锂离子传输通道，其倍率性能优异；……