硼掺杂对LiNi0．825 Co0．115 Mn0．06 O2高镍正极材料微观形貌及电化学性能的影响①

陈嘉鑫，李灵均，谭 磊

（长沙理工大学 材料科学与工程学院，湖南 长沙410114）

锂离子电池高镍正极材料具备高能量密度，能够满足现有电动交通工具（EV）对于高续航里程的要求，是现在市场中最受青睐的正极材料之一［1－3］。然而，组分中高镍含量给材料带来高容量的同时也使材料稳定性变差，储存过程中极易与空气组分反应，同时在反复的充放电循环过程中更加容易发生结构衰退，发生结构中晶格氧的释放，继而引发热失控造成严重安全问题［4］，限制了高镍材料的进一步应用。为解决上述问题，多采用掺杂改性来提升高镍材料的稳定性［5］。

在诸多掺杂元素中，硼元素原子半径小，且化合物熔点较低，在高温烧结过程中容易固相扩散到高镍材料的内部形成晶格掺杂。譬如Yang等人在600℃二次热处理制备了硼浓度梯度修饰的高镍正极材料，改性后材料性能得到了有效提升［6］。

本文通过一步式固相烧结法，合成了硼掺杂修饰的高镍正极材料，以期提升材料的稳定性和电化学性能。

1 实 验

1．1 实验原料及材料合成方法

高温固相法一步式合成硼掺杂高镍LiNi0．825Co0．115-Mn0．06O2正极材料：将H3BO3（99%，国药集团）、LiOH（98%，西陇化工）和Ni0．825Co0．115Mn0．06（OH）2前驱体（长远锂科）按比例在研钵中研磨混合均匀（LiOH∶（前驱体＋H3BO3）＝1．05∶1）。硼含量分别为前驱体摩尔数的0%（编号NCM）、1%（编号B1）、2%（编号B2）和3%（编号B3）。然后将混合原料置于管式炉中，在氧气气氛条件下先480℃预烧5 h，再750℃煅烧12 h，自然冷却后取出。

1．2 结构形貌表征和电化学性能测试

使用X射线衍射仪（Bruker D8 Advance，Germany）对材料进行物质晶相结构组成分析，通过扫描电子显微镜（TESCAN MIRA3，Czech）分析材料的微观形貌结构。……