Delmas等[9]认为只有镁掺杂达到一定的量才能形成连续通道,表现出金属特性区域,才会反应出电子电导提升的现象。目前,二价镁离子是工业生产成功掺杂元素之一。三价元素掺杂,主要分为无化学活性的硼、铝、铱,有化学活性的锰、镍、铬等元素。
G.Cede r等[10]通过理论计算预测及实验证明铝离子能够有效提高钴酸锂在高压下的循环性能及降低成本。Gopukumar等[11]将锰离子掺杂高压钴酸锂中,并充电至4.5V,了锰离子在高压钴酸锂中应用的先河。三价元素掺杂铝离子是成功的一员,铝离子掺杂进入材料晶胞,取代钴离子的位置
多种元素共掺杂越发成为高压钴酸锂掺杂改性的一个发展方向。图5为同步辐射X射线三维成像技术揭示铝(a、d),钴(b、e)及钛(c、f)元素在LiCoO2颗粒中的空间分布;(g)为可视化子域;(h)为子域和整个粒子作为一个整体的体积和表面积的量化;(i)为所有子域的体积分布。
表面包覆能够抑制表面元素溶解,稳定表面结构,提升电化学性能。表面包覆包括:(1)电子导体包覆:碳元素是一种电子导体材料,J.Kim等[15]通过低温液相法将碳元素包覆在钴酸锂表面,他们发现碳能够提高循环性能、倍率性能及高温存储性能;(2)离子导体包覆:LATP是一种良好的离子导体材料,Morimoto等[16]应用机械法将电解质LATP包覆在钴酸锂表面,提高钴酸锂在4.5V的循环性能及倍率性能
(3)电子离子双导体包覆:电极是一种的电子离子导体,JoongSun Park等[17]发现AlWxFy是一种良好的电子离子导体,包覆钴酸锂在4.5V下具有电化学性能;(4)电子离子双绝缘包覆:常用的有镁、铝、钛、锆等氧化物。
(1)晶胞结构:主要通过掺杂或共掺杂而实现调控,达到优化材料的能级结构/离子传输通道的目的,从而提升材料电子电导率/离子电导率或者结构稳定性,进而提升材料的倍率性能和高压循环性能等
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