纳米三氧化二铝在锂电池及正极材料里应用作用及原理

纳米三氧化二铝在锂电池及正极材料里应用作用及原理分析

 

对Al2O3（VK-L30D）包覆LiCoO2材料的耐过充性能进行了研究。结果表明：对锂电池电极材料表面进行适当的氧化铝包覆，可以有效改善电极材料的耐过充性能，包覆氧化铝的电极材料可耐3C,10V过充，包覆5％氧化铝的电极材料时可耐3C，15 V过充，而当氧化铝的包覆量超过10％时，电池的电化学性能急剧下降。

 

 

对锂离子电池过充行为现场红外热分析进行了研究。认为，LiCoO2材料在过充过程中存在两个明显的温度上升区间,分别是4.4-4.6V和4.6V以上两个电位区间。MgO（VK-Mg30D）的包覆可以有效抑制LiCoO2材料在4.4-4.6V电位区间的放热反应,而Al2O3（VK-L30D）的包覆则还可以抑制电位超过4.6V后LiCoO2材料的放热反应。

 

 

涂覆氧化铝（VK-L30D）的钴酸锂正极材料的电化学及原位同步辐射XRD研究

以商业使用的钴酸锂为起始材料，通过用纳米尺寸的无定形氧化铝涂覆得到表面改性的钴酸锂。本文对改性钴酸锂的电化学性能及结构的变化进行了研究，并与起始的钴酸锂进行比较，充电至4.5V可得到190mAh/g的比容量。用原位同步辐射XRD研究了在过充状态下改性材料的结构与电化学性能的关系。使用未涂覆的钴酸锂作为正极的半电池，多次充电后六角结构的c参数的变化明显减小，这与容量的衰减有关。相反，涂覆后的钴酸锂容量衰减很小。并提出了涂覆后的容量衰减机制、涂覆的作用。

 

 

将纳米氧化铝（VK-L30D）直接添加到LiPF6基商品电解液中，或者直接与LiCoO2正极混合，改善了LiCoO2正极材料的循环性能、倍率性能和热稳定性。其作用机理为：添加的纳米Al2O3（VK-L30D）与电解液反应，生成AlF3/Al2O3和Li3AlF6（AlF3·3LiF）/Al2O3固体超强酸，一方面能将LiCoO2表面的化学杂质除去而抑制其带来的表面阻抗增长，另一方面能够改善LiCoO2表面SEI（在LiPF6基电解液中的固体电解质相界面膜）膜中的电荷转移以及电解液中的离子输运。

 

 

以不同的钛源（锐钛矿型TiO2、金红石型TiO2、无定形TiO2）和不同的锂源（Li2CO3、LiOH·H2O）,采用高温固相合成法,在不同的温度下合成Li4Ti5O12,研究了Li4Ti5O12的合成工艺条件.经充放电测试、XRD等测试手段发现,在900℃下以锐钛矿型TiO2和Li2CO3为原料合成的Li4Ti5O12具有良好的电化学性能,其首次放电容量甚至能超过理论容量,循环性能良好,电压平台平稳.

 

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纳米氧化铝型号：VK-L30D