LiF添加剂改善含锂陶瓷隔膜与4.35 V LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)正极的界面稳定性研究

作者：黄永浩; 臧国景; 朱霨亚; 廖友好^*; 李伟善^*

来源：储能科学与技术, 2023, 1-9.

DOI：10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0128

• 含锂陶瓷隔膜
• 氟化锂
• LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)正极
• 电极/隔膜界面
• 高电压
• 锂离子电池

锂离子电池用LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)（NCM811）正极具有较高比容量和较低成本的优点，但是在高电压长循环时正极界面极不稳定、安全性能亟待提高。虽然锂快离子导体Li_(1.2)Ca_(0.1)Zr_(1.9)（PO_(4)）_(3)制备的陶瓷隔膜在很大程度上可以解决电池的安全性问题，但是与NCM811正极界面稳定性差。本文通过在陶瓷隔膜中添加具有稳定界面功能的氟化锂（LiF）的方法来解决。采用扫描电子显微镜（SEM）、热重分析（TGA）、差示扫描量热法（DSC）、机械拉伸强度、热收缩、吸液率、电化学阻抗谱（EIS）、线性扫描伏安法（LSV）和充放电测试等方法进行表征。结果表明，当LiF占涂覆无机陶瓷颗粒总质量的10%时，得到的陶瓷隔膜性能最佳：具有良好的离子传输性能（室温离子电导率提高至9.5×10~(-4) S cm~(-1)）和最佳的界面稳定性。隔膜组装的Li||LiNi_(0.8)Co_(0.1)Ni_(0.1)O_(2)扣式电池在3.0 V-4.35 V的高电压范围以0.3 C倍率循环400次后，放电比容量从195.2 mAh g~(-1)减少到119.9 mAh g~(-1)，保持初始容量的61.4%，而没有添加LiF的陶瓷隔膜电池仅为32.7%。含LiF的陶瓷隔膜提升电池循环稳定性的原因是形成了高质量的高压正极/电解质界面膜，稳定了正极与陶瓷隔膜的界面，使正极材料在高电压下仍能保持结构的稳定。因此，本文制备的陶瓷隔膜为NCM811正极在高电压锂离子电池中的商业化应用提供了一种便捷方法。

• 单位
  华南师范大学; 潮州三环(集团)股份有限公司; 潮州三环（集团）股份有限公司