Comme la densité d'énergie de la batterie et améliorer lithium-ion, lithium cobaltate matériaux conventionnels de parement ont été condamnés, le lithium cobaltate haute pression a été développée au cours des dernières années, même si une certaine amélioration de la capacité, par rapport à la capacité supérieure pour les matériaux ternaires, et également il n'y a pas grand avantage, et à la maturité de la CNG de nickel de haute et de la technologie NCA, l'oxyde de cobalt et de lithium perte rapide de la part de marché est un matériau ternaire de nickel élevé se réfère généralement à la teneur en Ni 0,8 NMC et PANE ci-dessus matière, la capacité de matériau ternaire dépend principalement de la teneur en élément Ni, plus la capacité du contenu Ni plus, comme certains fabricants actuellement sur le lancement du marché de la classe élevée de nickel NMC de matériaux, la capacité spécifique a atteint 200mAh / g ou plus.Mais Ni élément dans le matériau pour apporter une capacité plus élevée, mais aussi conduire à la stabilité thermique du matériau diminué, en particulier à fort potentiel, Ni4 + a une forte oxydation, ce qui entraîne l'électrolyte dans le matériau La décomposition de la surface, provoquant le déclin de capacité et la résistance interne a augmenté.
Il existe principalement deux façons de résoudre ce problème: 1) Le revêtement de surface, tel que le revêtement d'une couche d'oxyde céramique tel que Al2O3, MgO sur la surface de NMC peut non seulement améliorer la stabilité interfaciale des matériaux riches en nickel mais aussi réduire basicité de surface, des matériaux de nickel améliore la fabricabilité de la production; 2) dopé avec des éléments tels que les éléments matériels Al NCA, mais il ne peut pas participer à la réaction électrochimique de charge et de décharge, mais les éléments supplémentaires de matériau Al peut être de manière stable treillis, d'améliorer les performances du cyclisme, mais l'élément inactif Al ajoutant trop peut affecter la capacité du matériau à jouer, afin de résoudre ce problème, Jianguo Duan et d'autres Central South University a mis au point une technique de dopage gradué, NCA dans la préparation de les particules de l'intérieur vers l'extérieur, la concentration de l'élément Al est progressivement augmentée, la concentration maximale en Al dans la surface des particules, cette technique permet de résoudre le problème de non seulement une bonne stabilité en cyclage de nickel de haute matériau NCA (1000 cycles, le taux de rétention de capacité de 92,4%), NCA est également un bon matériau pour améliorer l'alcalinité de surface, facile à l'eau des problèmes.
Facile à voir des techniques décrites ci-dessus pour la production de matériau ternaire de nickel gradient de dopage, il est un outil très puissant, à la fois une bonne stabilité de la surface de l'amélioration PANE matériau, ni à sa capacité un grand impact. en vue de résoudre la stabilité en cyclage matériaux de haute nickel NCA, en particulier la stabilité de cycle à haute température, haute tension, etc. CAS Tao Chen avec un gradient de dopage dans le LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 l'incorporation d'une petite quantité de bore, le gradient de dopage de telle sorte que la surface des particules de bore NCA sensiblement plus élevés que l'intérieur des particules, la surface des particules est enrichie bonne stabilité de surface de bore améliore les particules NCA, ce qui réduit le cycle de température l'épaisseur du film SEI de la surface des particules de NCA, ce qui réduit la surface des particules à cause de cycle de fissures, les caractéristiques de cycle améliorer matériaux de haute nickel NCA.
expérience Tao Chen H3BO3 utilisé en tant que matériau source de bore est un gradient du traitement de dopage formant NCA Li'Ni0.8Co0.15Al0.05 « (BO3) x (BO4) yO2-3x-4y (Bx + y-NCA, x + y = 0, 0,01, 0,015, 0,02), de l'image SEM montre le matériau précurseur de la figure NCA et un taux de dopage différent de l'élément B peut le voir sur la figure, par rapport au pas de dopage NCA (fig sous c) après que le matériau dopé NCA (forte proportion principalement dopée B0.015-NCA (figure sous e) et B0.02-NCA (figure sous f)) des particules primaires plus étroitement déposées surface des particules plus clairement (surface peut être due à la décomposition de la réduction du sel de lithium, tel que LiOH / Li2CO3 et analogues).
technique de dopage est classé clé que le mot « gradient », qui est l'élément dopé ne peut pas être uniformément incorporé dans les particules de matière à l'intérieur du PANE, sinon nous perdons l'avantage technologique de dopage gradué. L'utilisation de B0.015- XPS analyse élémentaire NCA peut être trouvé, à partir de la surface des particules à la couche de particules de noyau, ce qui diminue la concentration de l'élément B (panneau inférieur C), l'élément B est significativement plus élevé que la surface des particules de noyau, formant une structure de gradient comme sur la figure d analyse XPS. la figure montre aussi en même temps, la surface de particule dopée élément-B NCA est significativement plus élevé que Ni2 + NCA matériau non dopé, une surface supérieure contenu Ni2 + contribue à améliorer la stabilité structurelle du matériau NCA, NCA améliorée Performance de circulation de matériel.
Une bonne stabilité de surface peut être améliorée de manière significative la performance électrochimique dans des batteries au lithium-ion matériau NCA dans le tableau inférieur montre les résultats des différentes propriétés électrochimiques matériau dopé à l'élément-NCA B, ces résultats sont résumés dans le tableau suivant. De facile de voir dans le tableau suivant, avec l'augmentation de matériau NCA dans l'élément B, la capacité de décharge initiale et le rendement faradique initiale est légèrement diminuée, par exemple, la capacité de décharge initiale non dopée matériau NCA est 192.6mAh / g, pour la première efficacité était alors 90,7 %, mais la capacité de décharge initiale matériau B0.02-NCA seulement 185.9mAh / g, et l'efficacité initiale de seulement 83,1%, mais l'écart pour compenser la capacité initiale obtenue dans l'exécution du cycle, de b doit être évident à la Fig. les éléments dopants B significativement amélioré la performance du cycle de matériau NCA, grossissement 2C (2.8-4.3V) 200 cycles, le taux de rétention de la capacité était pure NCA 74,5%, mais la B0.015-NCA dopée et La rétention de la capacité du matériau B0.02-NCA était respectivement de 96,7% et de 97,2%, montrant une excellente performance cyclique.
Afin d'étudier le cycle à long terme dopé élément B Performance de PANE, Tao Chen à l'aide d'un régime de test plus rigoureux, comme indiqué dans une plage de tension de 2.8-4.5V, grossissement 2C de 100 cycles, la capacité du groupe de contrôle a diminué 37.2mAh / g, la capacité B0.015-NCA dopé au bore n'a diminué que 7.4mAh / g, et des températures plus rigoureuses (55 ° C, panneau inférieur b) test de cycle, cette différence est plus évidente, ce qui indique que Les éléments B dopés en gradient améliorent significativement la stabilité du cycle des matériaux NCA.
NCA améliorer les matériaux de performance du cycle, l'amélioration matériau inséparable / stabilité de l'interface d'électrolyte, passe au-dessous montre la morphologie de surface de l'électrode après le cycle, NCA peut voir le matériau pur (ci-après a, b) après un cycle, Etant donné que le changement dans les fissures de surface de particules de volume est apparu dans le cycle, et la surface des particules est recouverte d'une couche épaisse de produits de décomposition de l'électrolyte et le matériau dopé élément-B ayant une surface B0.015-NCA a pas de changement significatif dans le cycle, Ceci est dû à la liaison BO plus forte, qui réduit la génération de fissures La structure de surface plus stable du matériau B0.015-NCA réduit également la décomposition de l'électrolyte.
Tao Chen avec un gradient techniques de dopage, une bonne solution au matériau de nickel de haute instabilité structurelle, problème de la stabilité de l'interface pauvre en enrichissant l'élément B sur la surface des particules fracture des particules plus résolu des particules se produit pendant le cycle et problème de décomposition de l'électrolyte, une modification de la structure cristalline permet de réduire le cycle NCA la matière, et de réduire la baisse de la chute de tension de polarisation de la cellule stabilité cyclisme nettement améliorée matériau NCA, en particulier de la température dure et haute tension et analogues off La stabilité de l'environnement de circonstance.La technologie de dopage de gradient d'élémentB est une méthode très efficace pour améliorer la performance de cycle du matériel de NCA de nickel élevé.
