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4.1钴酸锂存在的问题

由于正极材料本身的局限性，高电压下过量脱锂导致层状结构不稳定，产生体相结构变化，伴随着相变和体积变化，使得晶胞参数变化、晶界错位、应力变化、颗粒开裂，导致容量快速衰减；体相结构体积变化影响到表面结构变化，使得表面易产生裂纹，导致表面热稳定性减弱、金属溶解、析氧等；表面结构的变化伴随着界面副反应及氧的转移，使得电解液氧化、内阻增加、产气、热稳定及安全性能下降等，导致一系列宏观电池失效行为

铝离子半径与钴离子相近，使得铝离子更易均匀掺杂到钴层中，并不影响锂离子的传输，同时铝离子不参与反应，起到稳定骨架的作用；(2)阳离子掺杂：阳离子掺杂通常指价态正三价的离子，主要包括钛、锰、锆、钼、钨等离子。

Gopukumar等[12]发现适量的钛掺杂能提高材料的放电比容量，同时钛元素的掺杂后能降低钴的平均价态，提高材料循环稳定性。YongseonKim等[13]通过性原理计算及实验验证，钛元素不容易掺杂到钴酸锂晶格，更容易富集在材料表面；(3)共掺杂：Zhang Jie Nan等[14]采用钛、镁、铝痕量元素共掺杂

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。

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。

(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