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NCA三元材料Al元素梯度掺杂技术获突破

放大字体 缩小字体 发布日期:2018-09-04 20:28:17   来源:新能源网  编辑:全球新能源网  浏览次数:398


  从上述过程我们可以看出该方法的关键在于Al元素溶液的制备,和溶液加入方式的选择,通过加入浓度逐渐升高的[Al(OH)x]3-x溶液,使得合成的前躯体材料颗粒从内到外,Al元素的浓度逐渐提高。通过与非梯度Al掺杂的NCA材料对比发现,Al元素的分布影响材料一次颗粒的尺寸和分布。针对材料元素分布的研究显示,Ni元素和Co元素分布明显呈现出中心多外部少的特点,而Al元素则恰恰相反,中心少外部多。循环伏安扫描显示,材料在3.72,4.0和4.21V出现了氧化电流峰。相比于均匀Al掺杂的NCA材料,梯度Al掺杂的NCA材料表现出了更好的循环稳定性,在经过200次扫描后,氧化峰值仅从第二次的3.70V下降到了3.75V,也就是说材料在经过200次循环后,仅发生了轻微的衰降。在循环寿命测试中,梯度掺杂的NCA材料,初始容量为174.7mAh/g,在1C倍率下经过1000次循环后,容量保持率达到92.4%,而非梯度掺杂NCA的容量保持率仅为80%。TEM研究也显示,梯度掺杂在提高材料和电解液界面的稳定性方面也有显著的作用。

NCA三元材料Al元素梯度掺杂技术获突破

  在对水分的敏感程度上,梯度掺杂技术也有优异的表现,在20%和65%的相对湿度下搁置10天,非梯度掺杂的NCA材料,吸收水分的重量变化分别为0.27%和0.95%,而梯度掺杂的NCA材料重量几乎没有变化,这意味着梯度掺杂NCA材料具有更好的储存性能和匀浆性能。

  梯度掺杂技术可以使掺杂元素的浓度在材料内部形成一个梯度分布,在颗粒的表面浓度较高,可以使得材料和电解液界面更加稳定,减少副反应发生,但是这会牺牲一部容量,而材料内部由于不接触电解液,因此可以降低掺杂元素的浓度,从而提高材料的容量等性能,使得材料能够同时兼顾稳定性和电化学行性能。

 
关键词: 溶液 梯度

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