超高镍三元正极材料LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2的制备及改性研究

作者：宋慧娟; 张龙华; 李西安^*

来源：热加工工艺, 2023, 52(24): 126-131.

DOI：10.14158/j.cnki.1001-3814.20222696

• 锂离子电池
• LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2正极材料
• 单晶结构
• Zr掺杂

采用简易的共沉淀及随后的高温固相烧结法成功合成出了不同Zr掺杂量的NCM90(LiNixCoyMn1-x-yO2,x≥0.9)单晶正极材料。研究结果表明，掺入晶体结构中具有电化学惰性的Zr同时进入锂层及过渡金属层。一方面，进入到锂层的Zr有效地拓宽了层间距，加速循环过程中锂离子的扩散；另一方面，进入过渡金属层的Zr通过与晶格氧的键合作用，形成具有较高键能的Zr-O键，有效稳定材料晶体结构。与所预期一致，改性材料展现出了较为优越的循环稳定性，其中掺杂0.5%Zr得到的LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2-0.5%Zr(NCM90-Zr2)电化学性能最优。NCM90-Zr2在2.95～4.30 V电压范围内、1C倍率下循环200周后，容量保持率为74.1%；进一步提升截止电压至4.50V，材料释放出215.5 mAh·g-1的初始放电比容量，循环100周后，仍保持初始容量的86.9%，表现出优异的高压稳定性。本研究为后续锂离子电池高电压正极材料的发展提供了一定的借鉴。

• 单位
  郑州铁路职业技术学院