1、鋰離子電池憑借著高比容量，高電壓，環(huán)保，優(yōu)異的循環(huán)壽命等優(yōu)點(diǎn)而被人們廣泛使用。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們也對(duì)鋰離子電池提出了更高的要求，也就意味著對(duì)鋰離子電池關(guān)鍵材料提出了更高要求，特別是正極材料。為了提高正極材料的性能，研究者近十幾年來(lái)嘗試各種各樣的改進(jìn)方法。其中，表面包覆被證明是一種有效手段。根據(jù)美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的報(bào)道，表面包覆可以分為三類:一種是普通包覆，即通過(guò)簡(jiǎn)單方法，比如機(jī)械混合、溶膠凝膠方法將一種新物質(zhì)包覆到活性材料表面;第二種

2、是前驅(qū)體共沉淀包覆，這種方法是通過(guò)共沉淀方法，在前驅(qū)體的制備過(guò)程中，將一種物質(zhì)包覆到另一種物質(zhì)上，形成成分核殼結(jié)構(gòu)前驅(qū)體，然后與鋰鹽混合，煅燒得到電池活性材料，也就是所謂的核殼結(jié)構(gòu)材料。第三種是超薄層包覆，該方法通過(guò)原子層沉積技術(shù)在活性材料顆粒表面精密地包上一層納米級(jí)厚度的包覆層。本論文對(duì)前兩種包覆方法進(jìn)行了研究。
　　 首先是研究普通包覆。鈮酸鋰被報(bào)道有著較高的離子導(dǎo)電率，在硫化物電解質(zhì)的全固態(tài)電池中作為包覆材料極為有效地提高

3、鈷酸鋰正極材料的性能。因此，本論文中選擇了鈮酸鋰作為包覆材料，研究了對(duì)層狀三元材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2和富鋰錳基層狀材料Li[Li0.2Co0.13Ni0.13Mn0.54]O2在液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池中的包覆效應(yīng)。在對(duì)LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的包覆研究中，通過(guò)XRD、SEM、充放電實(shí)驗(yàn)等手段對(duì)包覆材料和未包覆材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)、形貌、電性能等對(duì)比性表征。XRD結(jié)果顯示，隨著處理溫度的變化，活性材料表面形成Li

4、NbO3、LiNbO3/Li3NbO4混合物和Li3NbO4。電化學(xué)研究顯示包覆后的材料的循環(huán)性能和倍率性能都得到了提升。鈮酸鋰包覆層狀富鋰錳基層狀材料Li[Li0.2Co0.13Ni0.13Mn0.54]O2時(shí)也得到了類似的結(jié)果。
　　 其次研究了前驅(qū)體共沉淀包覆，最終形成所謂的成分核殼結(jié)構(gòu)材料。成分核殼結(jié)構(gòu)是一種新型的有效的包覆方法，韓國(guó)教授Yang-KookSun做了一系列的核殼結(jié)構(gòu)的研究，但是他往往是將核殼結(jié)構(gòu)材料與核材

5、料或者殼材料進(jìn)行了性能對(duì)比，忽視了材料成分改變而引起的性能變化。為了彌補(bǔ)這種研究的缺陷，本文我們針對(duì)性地設(shè)計(jì)和制備了核殼結(jié)構(gòu)材料及同成分的非核殼結(jié)構(gòu)材料，進(jìn)行了對(duì)比性研究。在核殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，我們以高容量的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2作為核材料，以循環(huán)性能和熱穩(wěn)定性優(yōu)秀的LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2為殼材料。采用共沉淀的方法將Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2包覆到Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2表面，混

6、合碳酸鋰煅燒后得到LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2包覆的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2成分核殼結(jié)構(gòu)材料。通過(guò)XRD、DTG、SEM和粒度分布分析發(fā)現(xiàn)Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2完全包覆到了Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2的表面。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，核殼結(jié)構(gòu)材料Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)0.7(Ni0.4Co0.2Mn0.4)03O2相對(duì)比核材料的循環(huán)性能有了很大的改善，成分相同的非核殼材料LiNi0.