中國粉體網(wǎng)訊 經(jīng)過幾十年的發(fā)展，鋰離子電池已經(jīng)成為化學(xué)電池中最具活力的產(chǎn)品，其中正極材料的性能是決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵因素之一。目前表面改性提升正極材料的安全性、循環(huán)穩(wěn)定性和壽命等是研究的熱點(diǎn)。
研究者采用不同的改性方法，如摻雜（Mo、Mg）、表面包覆[金屬氧化物（Al2O3、ZnO）氟化物（AlF3）]以及兩種方式共用（Cr摻雜和Li3PO4包覆、Al摻雜和LiAlO2包覆）等。其中表面包覆對正極材料的改性被認(rèn)為是最為有效的方法。在眾多包覆材料中,Al2O3因其來源廣和價格低廉,并且能有效提升正極材料的電化學(xué)性能而被廣泛使用。
在鋰離子電池正極材料中，Al2O3表面涂覆可以有效地提高正極材料的容量保持率、長循環(huán)性以及熱穩(wěn)定性。
Al2O3表面涂層對正極材料性能的積極影響可能包括:
1.作為一種氟化氫清除劑，清除電解質(zhì)溶液中的HF，抑制正極材料中過渡金屬的溶解。
2.在正極材料表面形成一層物理保護(hù)屏障，抑制正極材料和非水電解質(zhì)之間發(fā)生不必要的副反應(yīng)。
3.在正極材料表面形成鋰化氧化鋁，提高鋰離子擴(kuò)散速率，降低電荷轉(zhuǎn)移電阻；
4.減少放熱反應(yīng)，提升正極材料的熱穩(wěn)定性能。
5.Al2O3與LiPF6反應(yīng)生成電解質(zhì)添加劑LiPO2F2，提升電池的循環(huán)性能和壽命。
6.抑制 Jahn-Teller效應(yīng)，提升電極的循環(huán)穩(wěn)定性。
Al2O3表面涂層方法主要有浸漬法、沉淀法、干法包覆工藝、濺射法和原子層沉積法（ALD）等。
（a）浸漬法（b）沉淀法（c）干法包覆工藝（d）濺射法（e）原子層沉積法
正極材料的表面包覆的不同過程和示意圖
雖然這些包覆方法效果不錯，但仍存在一些問題：比如浸漬法和沉淀法雖然制備過程簡單、原料易得，但需要熱處理才能使得鋁源轉(zhuǎn)化為氧化鋁，煅燒能耗高；ALD和濺射法可以獲得超薄且均勻的涂層，但是設(shè)備復(fù)雜、成本高，尚未工業(yè)化；干法包覆工藝過程簡便能耗低，但混合設(shè)備要求高，氣相納米氧化鋁粉體的成本也較高。
2023年8月，中國粉體網(wǎng)將在山城重慶舉辦“2023先進(jìn)正極材料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇暨第一屆鈉離子電池材料技術(shù)研討會”。我們有幸邀請到江西寶弘納米科技有限公司的徐前進(jìn)董事長為我們帶來題為《正極材料摻雜氧化鋁的應(yīng)用與研究進(jìn)展》的報告。
徐前進(jìn)，董事長兼總裁，華東理工大學(xué)材料科學(xué)系本科畢業(yè)，復(fù)旦大學(xué)工商管理碩士，里昂第三大學(xué)哲學(xué)碩士，格勒諾布爾大學(xué)博士研究生，上海大學(xué)管理學(xué)院專家咨詢委員會特聘專家、江西省遠(yuǎn)航工程人才、江西省“雙千計劃”引進(jìn)人才 ，上饒市繞城英才，蘇州市姑蘇區(qū)領(lǐng)軍人才，上海市煙臺商會商務(wù)副會長、執(zhí)行會長。曾就職于正海磁材、中節(jié)能萬潤股份、意大利倍耐力輪胎，德國博世-采埃孚公司、圣奧化學(xué)、中化國際，江西寶弘納米科技有限公司創(chuàng)始人，現(xiàn)任公司董事長兼總裁、大連理工大學(xué)-寶弘科技聯(lián)合研究中心副主任。
參考來源：
1.公司官網(wǎng)
2.徐前進(jìn)等 氧化鋁包覆鋰離子電池正極材料的研究進(jìn)展
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/喬木）
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