阿贡AFM：表面涂层提高富镍阴极材料的电化学稳定性

碳酸锂和氢氧化锂等残留杂质是锂离子电池阴极电解质界面加速寄生反应的主要问题。要想获得高性能的富镍正极材料，就必须去除这些含锂物质。

图1. 湿法浸渍工艺示意
阿贡国家实验室陈宗海等采用湿法浸渍工艺将这些有害的表面杂质转化为对富镍阴极材料有益的表面涂层，而不是通过清洗步骤直接去除这些杂质。具体来说，这项工作采用Al(H2PO4)3溶液处理原始阴极材料，将不需要的化合物转化为Li3PO4和AlPO4，这两种物质都被认为是用于高压阴极的正表面涂层材料。对处理后的阴极进行的XPS分析表明，阴极粉末表面形成了一层磷酸盐，Li2CO3信号显著减少。

图2. 改性Ni83的表征
电化学特性分析表明，这种表面改性大大提高了富镍阴极的容量保持率。其原因是，由Li3PO4和AlPO4组成的涂层起到了保护层的作用，它阻止了碳酸盐溶剂与暴露的过渡金属原子以及残留的Li2CO3之间的化学作用。此外，保护层减少了电解液与脱锂阴极之间的电子转移反应，释放出较少的二氧化碳和质子或含质子的酸性物质，从而减少了富镍阴极表面从层状结构到岩盐结构的有害相变。

图3. 原始和改性Ni83的电化学性能
Modifying Surface Chemistry to Enhance the Electrochemical Stability of Nickel-Rich Cathode Materials. Advanced Functional Materials 2023.