正极材料包覆改性对NCM523/PEO/金属锂固态电池的性能优化

作者：李帅鹏; 沈富新; 李峥^*; 冯玉川; 杨帆; 何泓材

来源：电子元件与材料, 2018, 37(10): 60-66.

DOI：10.14106/j.cnki.1001-2028.2018.10.011

• 固态锂电池
• 聚环氧乙烷
• 复合固态电解质
• 表面包覆
• Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12
• 一体化设计

为了改善三元正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523)在聚合物固态锂金属电池中的电化学性能,分别以Al2O3和Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12(LLZTO)为包覆材料,通过机械包覆机一步完成对NCM523的包覆,获得表面分别包覆Al2O3层和LLZTO层,厚度约50 nm的复合三元NCM523材料。同时以聚环氧乙烷(PEO)、聚偏氟乙烯(PVDF)、双三氟甲基磺酸亚酰胺锂(LiTFSI)以及锂镧锆钽氧(LLZTO)粉体为原材料制备了有机-无机复合固态电解质,其电导率在60℃可达到4.2×10-4S/cm,稳定的电化学窗口达到5 V。以包覆的NCM523材料为正极活性材料制备复合正极,并在该复合正极表面涂覆上述PEO基固态电解质,制得一体化三元NCM523-PEO基固态电解质复合电极片,该种复合极片可有效改善极片与电解质界面接触电阻过大的问题;另外以一体化的三元NCM523-PEO基复合正极-固态电解质组装固态电池。基于LLZTO包覆NCM523极片和PEO-PVDF-LiTFSI-LLZTO复合电解质的固态电池在60℃表现出最佳的循环稳定性和较高的放电均压以及更小的内阻,因此对正极材料的包覆改性是提升固态电池电化学性能以及循环寿命的有效途径。

• 单位
  电子科技大学