不同铝源Al2O3包覆Li1.15Ni0.17Co0.11Mn0.57O2电化学性能研究

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纳米三氧化二铝在锂电子电池上的应用

纳米三氧化二铝在锂电子电池上的应用
纳米三氧化二铝在锂电子电池上的应用
1、用于电池负极涂层：
高纯纳米三氧化二铝具有绝缘、隔热、耐高温的特性
随着锂离子充电电池容量的不断提高，内部蓄积的能量越来越大，内部温度会提高，有可能出现因温度过高而致使负极隔膜被融化而形成短路情况；如果在隔膜上涂上一层纳米氧化铝涂层，就能避免电极之间短路。

从而提高锂电池使用的安全性。

（纳米氧化铝用在电极涂层上一般是α，做出来的涂层致密性高，绝缘性好。

硬度高，满足需求。

γ的多孔，电流击穿强度比α差）
2、锂离子电池材料参杂，主要是包覆。

（包覆一般是指对钴酸锂、锰酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂等材料进行表面包覆）
纳米厚度的Al2O3包覆层会大幅减小界面的阻抗，额外提供电子传输隧道，极大地阻止电解液对电极的侵蚀作用，并且能容纳粒子在Li+脱嵌过程中的体积变化，防止电极结构的损坏。

电化学测试表明，0.25%包覆量的样品的首次放电容量、循环性能、高温性能、倍率性能均得到了显著改善，过厚的包覆层则会导致电化学性能的恶化。

（参杂包覆的一般客户选用γ的效果很好，我们工厂好用的货是1690.）
倍率及放电容量：
高倍率放电：是大于1C~10C 或瞬间20C电流放电。

循环性能：指锂离子在正负极嵌入和脱嵌过程中的容量衰减情况。

使用型号：VK-L30D。

Al2O3分布对Al2O3Cu复合材料耐电击穿性能影响

Al2O3分布对Al2O3/Cu复合材料耐电击穿性能的影响1王献辉梁淑华杨平范志康西安理工大学陕西省电工材料及熔渗技术重点实验室，陕西西安(710048）Email: xhwang693@摘要：本文研究了Al2O3分布对Al2O3/Cu复合材料组织、性能和电弧烧蚀特性的影响。

结果表明：均匀分布的Al2O3粒子改善了Al2O3/Cu复合材料的硬度和电导率，提高了材料的平均耐压强度、截流水平和电弧寿命。

电弧烧蚀的形貌观察和分析表明，随Al2O3粒子分布均匀性的提高，材料烧蚀面积变大，蚀坑变浅，而且蚀坑分布均匀。

关键词：Al2O3/Cu复合材料球磨时间电击穿显微组织中图分类号：TB3331. 引言触头材料的组织结构及性能直接影响电弧中的金属蒸汽的行为，所以触头材料是影响真空断路器性能的关键因素。

理想的触头材料应满足大的分断电流能力，高的耐电压强度，低的截流值，可靠的抗熔焊性，低的电弧烧蚀速率，小的热电子发射效应，良好的导电性，高的机械强度等要求[1-4]。

所以，研究触头材料在真空中的击穿现象，明确阴极斑点和材料组织结构之间的关系，分析触头材料中影响耐电压强度及截流值等因素，对研究触头材料电学性能有非常重要的意义。

尽管人们对真空电弧和阴极斑点有很好的认识和理解，但是在许多方面仍然存在严重的不足，比如研究所采用的触头材料均为粗晶，人们对触头材料的关心只集中在阴极的表面粗糙度以及杂质元素的含量等，并没有考虑显微组织对真空电弧和阴极斑点的影响[5-6]。

事实上，显微组织是决定材料性能的重要因素。

随着微晶和纳晶材料的发展，研究显微组织对真空电弧和阴极斑点的性能影响变得尤为重要。

由于Al2O3/Cu复合材料在高温下具有高强度和优异的传导性，被认为是高传导型铜合金理想的替代品，在电接触材料、电极材料等方面有着广泛的应用前景[7, 8]。

近年来，大量的研究工作集中在Al2O3/Cu的高温性能和不同的后续加工变形条件对Al2O3/Cu复合材料的组织与性能的影响[9-15]，及其新的制备工艺[16-21], 但对Al2O3/Cu电接触材料显微组织与电弧烧蚀行为之间关系的研究还未见报1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金(SRFDP20060700011)，教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-05-0873)和国家自然科学基金资助项目(505740750)资助。

Effect of Al2O3 coating on electrochemical performance of LiCoO2 as cathode materials

Al2O3表面包覆对锂离子电池正极材料LiCoO2电化学性能的影响Seungsuk Oh a, Joong Kee Lee b,∗, Dongim Byun a, Won Ii Cho b, Byung Won Cho b(a韩国高丽大学材料科学与工程系，首尔136-701,b韩国生态纳米研究中心KIST，汉城130-650)摘要：通过气体悬浮喷雾法在包覆量0.1%~2.0％的范围内用氧化铝包覆处理LiCoO2，并对其电化学性能进行检测，特别是这种正极材料的表面覆盖率进行了检测。

氧化铝包覆处理 LiCoO2后，增加了 LiCoO2的表面积，改善了 LiCoO2的循环性能，特别是在高电位截止时的循环性能，提高了热稳定性能。

在研究的实验范围内，在50周循环后,不同包覆量（氧化铝的表面覆盖率）显示出不同的容量保持率。

当包覆量为0.2%，即表面覆盖率为13.7%时，其容量保持率最高。

关键词：锂离子电池;钴酸锂;氧化铝;气体悬浮喷涂;表面覆盖;容量保持率1.引言由于优良的比率特性和循环性能[1-4]，LiCoO2被广泛用于商业锂离子电池的正极活性材料。

具有层状(rhombohedral)结构的LiCoO2具有R3m对称性，Li 和钴离子交替占立方紧密堆积的氧层间的八面体位置。

这样，锂离子在充放电时可顺利脱出和嵌入。

钴酸锂在全锂化放电态的 LiCoO2（相对于金属锂 3.8 V）到半锂化的充电Li0.5CoO2(相对于金属锂4.2 V)电压范围内循环是稳定的[5]。

然而，当更多的锂离子Li+从晶格中脱出时，LiCoO2的容量迅速下降[6-7]。

LiCoO2在充电过程中失去锂离子Li+和电子，在锂离子 Li+脱出时，Co3+被氧化为不稳定的Co4+，Co4+会溶解于电解液。

Co4+浓度增加会损害正极晶体材料，晶体C轴收缩，造成 LiCoO2颗粒发生机械破坏，容量迅速衰减[8]。

在改善LiCoO2的结构稳定性方面，已经有过很多的研究[9-12]，通过表面包覆金属氧化物的方法对正极材料表面进行修饰已被认为是最为可靠的改性技术之一[13-15]。

锂电正极材料的46种包覆元素

标题：锂电正极材料的46种包覆元素摘要：锂电池作为当前最常用的电池之一，在电子产品、电动车、储能系统等领域得到了广泛应用。

而作为锂电池的关键组成部分之一，正极材料的稳定性和性能对电池的整体性能有着重要影响。

在正极材料中，包覆元素的选择对于材料的电化学性能具有重要影响。

本文将介绍锂电正极材料的46种包覆元素，探讨它们在提高正极材料性能方面的作用和研究进展。

正文：1. 简介随着新能源产业的快速发展，锂电池作为一种高能量密度、长寿命、环保的能源存储方式，得到了广泛应用。

而锂电池的正极材料作为锂离子的储存和释放的重要组成部分，其性能直接影响着电池的性能和使用寿命。

包覆元素在锂电正极材料中起着非常重要的作用，它可以保护正极材料、提高电池的循环寿命和安全性，同时还可以改善正极材料的导电性能和锂离子传输速率。

本文将着重介绍当前研究中涉及的46种包覆元素，探讨它们在锂电正极材料中的应用情况和研究进展。

2. 金属氧化物包覆元素金属氧化物是目前应用较为广泛的正极材料包覆元素之一，它们具有一定的导电性能和稳定性，可以有效保护正极材料。

常见的金属氧化物包覆元素包括氧化铁、氧化钛、氧化铝等。

研究表明，这些金属氧化物包覆元素可以有效提高正极材料的循环寿命和安全性，同时还可以改善正极材料的电化学性能和循环稳定性。

3. 石墨类包覆元素石墨类材料在包覆正极材料中也得到了一定的应用。

石墨类包覆元素具有良好的导电性能和化学稳定性，可以有效提高正极材料的电化学性能和储锂性能。

其中，石墨烯因其独特的结构和性能，在锂电正极材料的包覆中表现出了很高的应用潜力。

4. 碳类包覆元素碳材料由于其丰富的资源、良好的导电性能和化学稳定性，在包覆正极材料中也得到了广泛应用。

研究表明，碳类包覆元素可以有效提高正极材料的循环寿命和储锂性能，同时还可以改善正极材料的导电性能和离子传输速率。

5. 硅类包覆元素硅材料是一种具有很高储锂容量的材料，但其体积膨胀率较大，容易导致电极材料的破损和失活。

(整理)钴酸锂包覆氧化铝和包覆磷酸铝性能对比分析

锂离子电池正极材料钴酸锂分别用Al2O3和AlPO4包覆对比摘要：ALPO4包覆的钴酸锂与Al2O3包覆的钴酸锂正极材料电化学性能和热学性质的比较。

虽然，在4.6V下循环，AL2O3包覆的正极材料循环稳定性和AlPO4包覆的循环稳定性几乎一样，但是电压增加到4.8V时，Al2O3包覆的材料容量急速衰减，较AlPO4包覆的材料容量多衰减20%。

在4.8V下，AL2O3包覆材料不可逆容量（34mAH/g）也比ALPO4包覆材料（24mAh/g）大。

这可能是在高的电压下，更多的Co溶解在电解液中。

差示扫描热量仪的测试结果显示，AL2O3包覆的正极材料的所以热量释放和未包覆的材料一样，但是正极材料中释放氧气的起始温度增长到190℃（从未包覆材料的170℃）。

另外，AlPO4包覆的钴酸锂显示出了一个更加高的释放氧气温度230℃，比起AL2O3包覆的材料热量释放的温度大幅度降低。

这个结果和12V过充实验有关：与AL2O3包覆和未包覆的钴酸锂正极材料相比，包覆AlPO4的钴酸锂没有显示出热量流失的现象。

介绍：评估锂电池性能的关键指标是放电容量效率，循环寿命，和热稳定性，而这些性能很大程度上都由正极材料决定。

在这些性能中，电池的热稳定性逐渐上升到和电池容量一样重要。

在安全指南下，12V过充实验过程中，没有防护设备的电池显示热量的损失引发了过流，过充，和温度急剧升高。

很多报道的锂电池安全事故都是由于移动电子设备故障产生的。

正极材料的重量部分加速了热量累计的速率，外部温度超过500℃时内部短路会造成电池爆炸。

引起这个问题的最不利因素是，在提高温度时，脱锂的正极材料和易燃的电解液的剧烈反应。

它的影响可以通过DSC（差动扫描量热法）和温度与热量加速上升的关系确定。

几个学者报道在电解液中加入添加剂可以阻止热量流失。

然而，他们报道，比如磷酸化合物和芳香族化合物与甲基原子团，可以降低电解液的易燃性质。

在充电状态，γ-丁内酯经常用作减少正极材料和电解液的直接反应，这种溶剂，被报道分解进入有机物质，而这种有机物呢则是将正极材料封起来，阻隔了和电解液的直接反应。

Al2O3

第15卷第2期2024年4月有色金属科学与工程Nonferrous Metals Science and EngineeringVol.15，No.2Apr. 2024Al 2O 3/LiAlO 2协同提升LiNi 0.92Co 0.04Mn 0.04O 2正极材料循环稳定性的研究牛小伟*1，2，李妍泽2（1.河南省轨道交通智能安全工程技术研究中心，郑州 450018； 2.郑州铁路职业技术学院，郑州 450052）摘要：锂离子电池（LIBs ）是最普遍的储能设备之一，高镍LiNi 0.92Co 0.04Mn 0.04O 2正极因其放电比容量高而备受关注，然而，在长循环的过程中，由于正极表面的活性物质发生了化学和结构变化，LIBs 的能量存储能力会随着循环的进行而减弱。

理解和缓解这些退化机制是减少容量衰退的关键，从而提高锂离子电池的循环寿命。

包覆是常见的改性手段，可改善高镍LiNi 0.92Co 0.04Mn 0.04O 2正极界面稳定性并降低表面降解的程度。

但是，常规包覆方法形成的包覆层的厚度和均匀性难以调控，为了改进此问题，本研究建立了一种Al 2O 3/LiAlO 2薄膜，对LiNi 0.92Co 0.04Mn 0.04O 2具有协同改性效应，可形成厚度均匀的双包覆层，增强正极材料的循环性能和结构稳定性。

研究结果表明，Al 2O 3/LiAlO 2双包覆层可以有效抑制不可逆相变，提高材料的结构稳定性。

改性的材料展现出优异的循环稳定性，在2.75~4.40 V 电压范围内循环200圈，放电比容量为141.2 mAh/g ，容量保持率高达76.1%。

本研究为商业化正极材料界面的改性提供了新的思路。

关键词：锂离子电池；均匀性；Al 2O 3/LiAlO 2双包覆层；容量保持率中图分类号：TG132；TM912 文献标志码：AStudy on improving the cycling stability of LiNi 0.92Co 0.04Mn 0.04O 2 cathodematerial by synergistic Al 2O 3/LiAlO 2NIU Xiaowei *1, 2, LI Yanze 2（1. Henan Intelligent Safety Engineering Research Center for Rail Transit ， Zhengzhou 450018， China ；2. Zhengzhou Railway Vocational Technical College ， Zhengzhou 450052， China ）Abstract: Lithium-ion batteries (LIBs) are one of the most common energy storage devices, and the high nickel LiNi 0.92Co 0.04Mn 0.04O 2 positive electrode has attracted much attention due to its high specific discharge capacity. However, the energy storage capacity of LIBs will be weakened with the cycle due to the chemical and structural changes of active substances on the surface of the positive electrode during the long cycle. Understanding and mitigating these degradation mechanisms is key to reducing capacity degradation and improving the cycle life of lithium-ion batteries. Coating is a common modification method, which can improve the stability of high nickel LiNi 0.92Co 0.04Mn 0.04O 2 positive electrode interface and reduce the surface degradation degree. However, the thickness and uniformity of the coating layer formed by conventional coating methods are difficult to regulate. In order to improve this problem, the co-modification effect of the Al 2O 3/LiAlO 2 thin film on LiNi 0.92Co 0.04Mn 0.04O 2 was reported收稿日期：2023-01-12；修回日期：2023-04-24基金项目：国家自然科学基金青年基金资助项目（62003313）通信作者：牛小伟（1988—　），讲师，主要从事轨道车辆新能源材料的开发与研究。

AlF3包覆天然石墨负极材料的制备及其电化学性能

AlF3包覆天然石墨负极材料的制备及其电化学性能周海辉;吴璇;周成坤;任建国【摘要】以天然石墨为原料,通过机械高速分散设备将天然石墨和AlF3在液相介质中充分混合,混合液喷雾干燥后获得颗粒形态均匀分散的AlF3包覆天然石墨(NG)复合负极材料(AF/NG).一方面A1F3包覆层有助于在天然石墨表面形成稳定的SEI 膜,提升材料的循环稳定性;另一方面AlF3的引入改善了锂离子在天然石墨内外的迁移与扩散,提升复合材料的倍率性能,0.5C倍率下放电比容量达到278 mAh·g-1,同等倍率下比未包覆AlF3样品提高了78 mAh·g-1.合成工艺简单易管控,适合规模化商业生产.%AIF3 coated Natural graphite composite (AF/NG) was synthesized by high speed mechanical dispersion and spray drying with the natural graphite as raw material.On the one hand,a more stable SEI film can be formed with the help of AlF3,which promoting the cycle performance.on the other hand,the AlF3 can promote the diffusion of lithium ions between the particles,which is benefit to the rate capability.AF/NG delivered a reversible capacity more than 278 mAh ·g-1 at 0.5C,with a capacity of 78 mAh ·g-1 higher than the uncoated sample (NG).The synthetic process is easy to control which is suitable for large-scale commercial production.【期刊名称】《无机化学学报》【年(卷),期】2018(034)004【总页数】7页(P676-682)【关键词】AlF3;天然石墨;负极材料;锂离子电池【作者】周海辉;吴璇;周成坤;任建国【作者单位】深圳贝特瑞新能源材料股份有限公司,深圳 518106;深圳贝特瑞新能源材料股份有限公司,深圳 518106;深圳贝特瑞新能源材料股份有限公司,深圳518106;深圳贝特瑞新能源材料股份有限公司,深圳 518106【正文语种】中文【中图分类】O6460 引言随着锂离子电池在便携电子、电动汽车和轨道交通[1-2]等领域的应用不断深入，特别是近几年世界各国相继将燃油车禁售提上日程，市场对于高能量密度、高功率密度、高安全和长寿命的新型锂离子电池的需求更加迫切。

高镍三元材料前驱体Al包覆工艺研究

高镍三元材料前驱体Al包覆工艺研究摘要本文采用Al2（SO4）3作为铝源，在未使用络合剂的条件下，利用液相包覆工艺在Ni0.8Co0.1Mn0.1（OH）2前驱体基体的表面包覆了一層Al（OH）3物质。

在Al包覆量为0.5%时，主要研究了包覆PH、流量（时间）、搅拌强度对材料包覆效果的影响。

关键词Al包覆；前驱体；锂离子电池前言锂离子电池是新一代的绿色高能电池，在各个领域日益显示出重要作用。

镍钴锰三元材料由于三种元素之间良好的协同效应，具有高比容量、长循环寿命、低毒和廉价的特点受到了广泛的应用。

一般来说，高镍的三元正极材料具有高比容量和低成本的特点，但其层状结构中的Ni3+与Ni4+状态很不稳定。

这些不稳定的Ni3+与Ni4+离子在循环过程中容易进入电解液中与电解液发生副反应，导致材料结构发生改变，使产品的安全性能面临巨大挑战。

许多科学研究表明，对三元材料进行表面修饰能够抑制过渡金属离子的溶出。

为了改善高镍正极材料的性能，研究者提出了种种手段，主要包括优化合成工艺、掺杂和包覆等。

常见的包覆材料有Al2O3、ZrO2、TiO2等，其中Al材料具有成本低、来源广及稳定性好的特点。

杨志等采用非均匀成核法在LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料表面包覆A12O3，当A12O3的包覆量为0.5%时，具有良好的电化学性能。

本文采用Al2（SO4）3作为铝源，在未使用络合剂的条件下，利用液相包覆工艺在Ni0.8Co0.1Mn0.1（OH）2前驱体基体的表面包覆了一层Al（OH）3物质，Al 的包覆量为0.5%，主要研究了包覆PH、流量（时间）、搅拌强度对材料包覆效果的影响[1]。

1 实验部分1.1 试剂及设备试剂：NiSO4·6H2O、CoSO4·7H2O、MnSO4·H2O、Al2（SO4）3·18H2O、NaOH溶液、氨水溶液；设备：60L反应釜（一整套）、pH计、A3原子吸收仪（北京普析通用有限公司）、ICP-optima 5300DV（美国PE公司）、RISE-2006粒度仪、TSM-6301F扫描电镜。

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前后Ｌｉ ” ｓＮｉｏ，ＣｏＭｎＯ２材料的表面形貌和电化学性能。研究结果表明，ＡＩ（ＮＯａ）。为铝源的包覆提高了电池的首次比
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容量、循环性能及倍率性能，以Ｃ。ＨＡＩＯ。为铝源的包覆层对电池的循环性能有比较好的提升。
ＺＨＡＮＧＬｉ — ｌｉ，ＣＨＥＮＪｉｎｇ－ｊｕａｎ一，ＸＩＡＮＧＨｏｎｇ－ｆａ
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ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨｅｆｅｉＡｎｈｕｉ２３０００９，Ｃｈｉｎａ；
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不同铝源ＡＩ２Ｏ３包覆Ｌｉ１＿１５Ｎｉ０＿１７０ｏｏ．１１ＭｎｏＯ２电化，陈静娟一，项宏发
（１．合肥工业大学材料科学与工程学院，安徽合肥２３０００９；２．安庆师范学院化学化工学院，安徽安庆２４６０１１）摘要：分别采用硝酸￣［ＡＩ（ＮＯ３）４、异丙醇铝（Ｃ９ＨＡＩＯ３）及纳米氧化（ｎａｎｏ－Ａｌ￣３３）为原料，通过不同方法对富锂层状氧
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关键词：锂离子电池；富锂层状氧化物正极材料；ＡＩＩ２０３；包覆
中图分类号：ＴＭ９１２
文献标识码：Ａ
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文章编号：１００２ — ０８７Ｘ（２０１６）１１－２１１５＿ｏ３
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Ａｌ２Ｏ３ｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｋｉｎｄｓｏｆａｌｕｍｉｎａｓｏｕｒｃｅｓａｓｌｉｔｈｉｕｍ．ｉｏｎｂａｔｔｅｒｉｅｓ
ａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｅｄｏｒｍａｎｅｃｏｆＬｉ ¨ ５Ｎ１ｃｏ洲Ｍｎａｓ７０２ｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ．ＴｈｅｐｒｉｓｔｉｎｅｍａｔｅｄａｌａｎｄＡＩ２０－ｃｏａｔｅｄ
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化物正极材料ｕ１＿５Ｎｉ，７ｃＭｎ７Ｏ进行包覆改性，研究了不同铝源为原材料进行Ａｌｏ３包覆对ＵＮｊ。，７ｃＯｏ，，Ｍｎ。ｏ２
的结构和电化学性能的影响。采用Ｘ射线衍射光谱法（ＸＲＤ）、扫描电子显微镜法（ＳＥＭ）及电化学测试等方法来表征包覆
２．ＣｈｅｍｉｓｔｒｙＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＡｎｑｉｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＡｎｑｉｎｇＡｎｈｕｉ２４６０１１，Ｃｈｉｎａ）
Ｏ２ｌｉｔｈｉｕｍ－ｒｉｃｈｌａｙｅｒｅｄｃａｔｈｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔＡｂｓｔｒａｃｔ：Ａｌ￣Ｄ３－ｃｏａｔｅｄＬｉ１．１５Ｎｉ０．１７Ｏｏ０．１１ＭｎｏｓＴ