钨掺杂硼化物包覆锂电池正极材料

新能源汽车、大规模储能和先进消费电子领域的快速发展,对锂离子二次电池的循环稳定性和安全性要求日益提高。提高电池的循环稳定性和安全性能,不仅有利于提高电动汽车的续驶里程,同时还可能显著降低目前遇到的高成本难题。对此,研究员采用掺杂和表面包覆的手段进行改性正极材料,比如利用金属钨掺杂硼化物包覆锂电池正极材料。

锂电池图片

众所周知,镍钴锰三元锂离子电池正极材料虽然具有较高的能量密度,但是容量性能和循环性能都比较不理想。因此,寻找同时满足高容量和好的循环性能的锂离子电池正极材料成为各研究者的主要目标。

经过长时间的努力,研究者发现可以采用碳化物、氧化物、氟化物、磷酸盐、锂化物及聚合物等材料进行包覆三元正极材料。其包覆层可作为保护层缓解电解液对正极材料的腐蚀,抑制结构坍塌、显著提高三元材料的循环稳定性和热稳定性。

不过,有些包覆材料是锂“绝缘体”,阻碍锂离子的迁移与扩散,因此在大倍率下材料的锂离子传输速率及其稳定性差,造成其倍率性能差。而金属钨与硼化物具有很好的协同作用,钨掺杂能够显著抑制晶粒生长,缩短Li+的传输距离,MgB2作为一种超导体,具有快的离子传输性质,两者共同提高材料的倍率性。同时硼化物包覆层能够抑制电极材料表面与电解液发生反应,提高材料的安全性和循环稳定性。

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