硼摻雜鎳酸鋰的改性研究

張 寧，厲 英?，倪培遠

1) 東北大學冶金學院，沈陽 110819 2) 遼寧省冶金傳感器及技術重點實驗室，沈陽 110819

鋰離子電池被廣泛應用于手機、筆記本電腦和電動汽車等領域，極大便利和豐富了人們的生活. 同時，鋰離子電池可以作為儲能載體來滿足太陽能、風能、潮汐能等新型清潔能源的使用需要，而清潔能源可以減少未來人類對化石燃料的依賴. 但是若要實現大規模儲能的應用，鋰離子電池仍需在能量密度和循環穩定性的提高，以及成本的降低上取得突破.

對于三元正極材料而言，提高材料中的Ni含量是一種常見的提升電池能量密度的策略[1-6]. 目前市場上主要應用的高鎳三元正極為LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（NCM811）[7]和LiNi0.8Co0.15Al0.05O2（NCA）[8].NCM811和NCA都含有80%（摩爾分數）的Ni，在30 ℃下，測試電壓在3.0～4.3 V區間表現出約210 mA·h·g-1的比容量[9]. 隨著對能量密度要求的進一步提高，可以預期未來研究目光會進一步轉向Ni含量更高的正極材料. LiNiO2被認為是LiNi1-x-yCoxMnyO2（NCM）和NCA中Ni摩爾分數提高到100%的最終材料[10]. 盡管LiNiO2具有較高的比容量，但是其循環穩定性差的問題也十分明顯[11]. 解決LiNiO2循環穩定性差的問題對其產業化非常有意義.

元素摻雜是一種有效的改善層狀鋰離子電池正極材料結構和循環穩定性的手段，其中Mg、Al、Mn、Ti和Cr等為常被報道的有效摻雜元素[12-16].最近，Ryu等[17]制備了 LiNi0.885Co0.1B0.015O2，材料相比于LiNi0.903Co0.097O2，在結構和電化學穩定性方面得到了明顯的提升. 作者歸因為B的引入使材料表面相對致密，且有效緩解了循環過程中的應力導致的顆粒開裂和電解液氧化.

鑒于目前針對B摻雜改性……