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碳酸鋰和氫氧化鋰等殘留雜質(zhì)是鋰離子電池陰極電解質(zhì)界面加速寄生反應(yīng)的主要問題。要想獲得高性能的富鎳正極材料，就必須去除這些含鋰物質(zhì)。

圖1. 濕法浸漬工藝示意

阿貢國家實(shí)驗(yàn)室陳宗海等采用濕法浸漬工藝將這些有害的表面雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為對富鎳陰極材料有益的表面涂層，而不是通過清洗步驟直接去除這些雜質(zhì)。具體來說，這項(xiàng)工作采用Al(H₂PO₄)₃溶液處理原始陰極材料，將不需要的化合物轉(zhuǎn)化為Li₃PO₄和AlPO₄，這兩種物質(zhì)都被認(rèn)為是用于高壓陰極的正表面涂層材料。對處理后的陰極進(jìn)行的XPS分析表明，陰極粉末表面形成了一層磷酸鹽，Li₂CO₃信號顯著減少。

圖2.?改性Ni83的表征

電化學(xué)特性分析表明，這種表面改性大大提高了富鎳陰極的容量保持率。其原因是，由Li₃PO₄和AlPO₄組成的涂層起到了保護(hù)層的作用，它阻止了碳酸鹽溶劑與暴露的過渡金屬原子以及殘留的Li₂CO₃之間的化學(xué)作用。此外，保護(hù)層減少了電解液與脫鋰陰極之間的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，釋放出較少的二氧化碳和質(zhì)子或含質(zhì)子的酸性物質(zhì)，從而減少了富鎳陰極表面從層狀結(jié)構(gòu)到巖鹽結(jié)構(gòu)的有害相變。

圖3.?原始和改性Ni83的電化學(xué)性能

Modifying Surface Chemistry to Enhance the Electrochemical Stability of Nickel-Rich Cathode Materials. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202311551

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?阿貢AFM：表面涂層提高富鎳陰極材料的電化學(xué)穩(wěn)定性

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