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在高电压下相变的可逆程度是决定钴酸锂应用的关键,而期望用单一的方法解决高压钴酸锂的问题是不现实的。结合有效掺杂、共包覆、高压电解液及新功能隔膜配套使用来缓解钴酸锂电池内部失效,从而改善高压钴酸锂

体相掺杂能够稳定材料结构,抑制不可逆相变,提高材料循环性能。体相掺杂包含:(1)阳离子掺杂:阳离子通常指价态不正三价的离子,主要有锂空位、锂离子、镁离子、铝离子、锆离子等。A.R.West等[8]将镁离子引入到钴酸锂中,认为镁离子掺杂更倾向于钴的位置,使得钴的价态提高,产生一种导入型P型半导体掺杂,同时产生部分锂空位,能够在一定程度上提高电子电导,其研究成果对后续镁离子掺杂起到引导作用

采用同步辐射X射线三维成像技术揭示镁和铝元素更容易掺杂进入材料晶体结构中抑制4.5V左右相变;钛元素则倾向于界面和表面富集,提高倍率性能和降低表面氧活性;钛、镁、铝痕量元素共掺杂在高电压下具有的效率,倍率性能及循环性能。ZhangJie Nan等从晶体结构、电子结构和材料亚微米尺度微观结构等不同维度对材料进行综合求证,为设计高电压、高容量正极材料提供了理论依据。

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

(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

(1)体相结构的控制:在高电压下,层状结构钴酸锂由于过度脱锂,结构发生剧烈变化,伴随着相变及应力的产生,过度的应力会使颗粒开裂,破坏体相结构,使得循环性能变差。可以通过微量元素共掺杂来抵消应力,以达到抑制材料开裂的目的;

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