[1]林桂仙,韩博,黄群,等.TiO2改性提高LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2正极材料的电化学及储存性能[J].中国材料进展,2019,(05):489-496.
　LIN Guixian,HAN Bo,HUANG Qun,et al.Enhanced Electrochemical and Storage Properties of TiO2-Modified LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 Cathode [J].MATERIALS CHINA,2019,(05):489-496.
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TiO2改性提高LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2正极材料的电化学及储存性能(/HTML)
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中国材料进展[ISSN:1674-3962/CN:61-1473/TG]

卷:
期数:
2019年第05期
页码:
489-496
栏目:
研究报告
出版日期:
2019-05-31

文章信息/Info

Title:
Enhanced Electrochemical and Storage Properties of TiO2-Modified LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 Cathode
作者:
林桂仙; 韩博; 黄群; 张春晓; 韦伟峰
（中南大学 粉末冶金国家重点实验室，湖南 长沙 410083）
Author(s):
LIN Guixian;  HAN Bo;  HUANG Qun;  ZHANG Chunxiao;  WEI Weifeng
(State Key Laboratory of Powder Metallurgy, Central South University, Changsha, China)
关键词:
高镍系层状三元氧化物; TiO2表面包覆; Ti4+体相掺杂; 循环稳定性; 储存性能
Keywords:
Ni-rich layered oxides;  TiO2 coating;  Ti4+ doping;  cycling stability;  storage property
文献标志码:
A
摘要:
高镍系层状三元氧化物具有高比容量、高工作电压等优点，被认为是最具有商业化前景的锂离子电池正极材料之一。但是由于其表面稳定性较差、易于发生一系列不可逆相变等问题，导致高镍系层状三元氧化物仍存在循环稳定性及储存性差等缺点，限制了其广泛应用。本实验采用简单的湿化学法，对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2高镍层状氧化物表面进行TiO2包覆改性，并通过800 ℃高温复烧使部分Ti4+掺入LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的体相中，同时提高其循环稳定性及储存性能。受益于TiO2表面包覆及Ti4+体相掺杂的协同作用，改性后的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2表现出优异的循环稳定性，在2.8~4.3 V电压区间内，以2C（1C=200 mA·g-1）的电流密度循环100圈后容量保持率高达90.77%，而原始样在相同条件下的容量保持率仅为8038%。除此之外，在空气中暴露30 d后，改性后的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2样品仍具有86.12%新鲜样品的初始放电比容量，100次循环后的容量保持率为85.31%，远远高于原始样的对应值（67.40%与68.02%）。借助CV、EIS、XPS、XRD、TEM等测试手段，对改性的原因进行了详细的分析。
Abstract:
Ni-rich layered oxides (NLOs) are widely considered as one class of commercially available cathodes for lithium-ion batteries (LIBs), mainly ascribed to their high specific capacities and working voltages. However, two major hurdles of NLOs for practical utilization are their inferior cycling stability and storage property, strongly deriving from the irreversible bulk phase transformations and detrimental surface degradation. Herein, we demonstrate a combination of TiO2 surface coating and Ti4+ bulk doping modification to improve the cyclability and storage property of LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 synchronously. The TiO2 coating layer is established by a simple hydrolytic process followed by a posttreatment at 800 ℃ that leads to Ti4+ doping. Benefiting from the synergetic effects of chemical doping and surface coating, the TiO2coated LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (811@TiO2) material exhibits superior cycling stability with 9077% capacity retention after 100 cycles at 2C(1C=200 mA·g-1) between 2.8-4.3 V, while that of pristine (811-bare) is just 80.38%. Moreover, after 30 days of air exposure, the 811@TiO2 electrode still retains 86.12% of the initial reversible capacity delivered by the fresh one with 85.31% cycling capacity retention after 100 cycles at 2C, which are greater than the corresponding values of 67.40% and 68.02% for the 811-bare electrode respectively. Served with the analysis of CV,EIS,XPS,XRD,TEM, etc, the improved performances are exhibited and discussed in detail.

备注/Memo

备注/Memo:
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51304248）
通讯作者：韦伟峰，男，1978年生，教授，Email：weifengwei@csu.edu.cn
第一作者：林桂仙，女，1992年生，研究生，Email：1083817895@qq.com

韦伟峰：男，1978年生，中南大学粉末冶金国家重点实验室教授、博士生导师、副院长。“升华学者”特聘教授（2011）、教育部“新世纪优秀人才计划”（2011）、中组部“青年千人计划”（2012）入选者。2008年12月在加拿大阿尔伯塔大学化学材料工程系获博士学位；2009年～2011年在美国麻省理工学院（MIT）材料科学与工程系进行博士后研究；2011年10月以“升华学者”特聘教授加入中南大学粉末冶金国家重点实验室。长期从事新型电化学能源材料应用基础研究，主要研究方向为全固态二次电池材料及器件。近年来，主持国家自然科学基金、科技部新能源汽车重大专项课题、教育部博士点基金、重点横向开发课题等10多项科研项目。在Chem. Rev.，Chem. Soc. Rev.，Adv. Funct. Mater.，Adv. Energy Mater.，Nano Energy等期刊发表SCI论文80余篇；申请国家发明专利20余项，已授权10项,申请美国发明专利1项。兼任Progress in Natural Science: Materials International，ES Energy & Environment期刊编委。

更新日期/Last Update: 2019-04-30