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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
发现在高电压循环下,三氧化二铝包覆钴酸锂能够抑制表层材料开裂,改善电性能。S.S.Jayasree等[20]发现,二氧化钛包覆样品在高电压下能够提高稳定性,改善倍率性能。多种元素共包覆也成为高压钴酸锂包覆改性的一个发展趋势。
除掺杂包覆外,高压电解液及功能隔膜的配套使用,也是提高材料循环稳定性的一种有效手段。
随着对高压钴酸锂正极材料结构研究的不断深入和制备工艺的不断优化,人们发现,高压钴酸锂需要从材料的晶胞结构、一次品晶体结构、成品颗粒结构、材料表界面化学以及材料大规模生产工艺技术过程进行优化,才可以使得高压钴酸锂材料表现出更为的综合性能
(2)一次颗粒的晶体形貌:通过控制合成条件改变晶体的优势生长方向、晶粒大小、晶粒堆积方式。这一层面的优化可以优化电化学活性/惰性界面的面积、应力释放路径、锂离子扩散路径,从而提升电池的倍率性能、循环稳定性和能量密度等;
(3)成品颗粒结构:成品颗粒是大颗粒、小颗粒级配形成的颗粒,可以通过改变大小颗粒的粒径、改变级配比、大小一次颗粒的形貌、大小一次颗粒的大小及分布,获得佳的材料加工性能、极片压实密度、颗粒力学强度,从而提升电池的能量密度等;
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