楊祖光　滑緯博　張　軍　陳九華　何鳳榮　鐘本和　郭孝東,3,*

(1四川大學化學工程學院，教育部磷資源綜合利用與清潔加工工程研究中心，成都610065；2東莞東陽光科研發(fā)有限公司，廣東東莞523871；3伍倫貢大學超導與電子材料研究所，伍倫貢2522，澳大利亞)

鋯摻雜以提升LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料的高溫電化學性能

楊祖光1,2滑緯博1張軍2陳九華2何鳳榮2鐘本和1郭孝東1,3,*

(1四川大學化學工程學院，教育部磷資源綜合利用與清潔加工工程研究中心，成都610065；2東莞東陽光科研發(fā)有限公司，廣東東莞523871；3伍倫貢大學超導與電子材料研究所，伍倫貢2522，澳大利亞)

為解決LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正極材料在高溫下循環(huán)性能差的問題，本文通過固相法對材料進行鋯摻雜改性，研究了不同摻雜量對LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2晶體結(jié)構(gòu)和電化學性能的影響。研究表明，當鋯摻雜量為1%(x)時，可以降低LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2結(jié)構(gòu)中的Li+/Ni2+離子混排，有助于材料電化學性能的提高，尤其是高溫循環(huán)性能。在25°C、3.0－4.3 V下，Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)0.99Zr0.01O2在1C循環(huán)95次后容量保持率為92.13%，優(yōu)于未摻雜樣品(87.61%)。在55°C下，Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)0.99Zr0.01O2在1C循環(huán)115次后容量保持率仍有82.96%，遠高于未摻雜樣品(67.63%)。因此，少量鋯摻雜對提升LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的高溫循環(huán)性能有積極作用。

鋰離子電池；正極材料；LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2；鋯摻雜；高溫循環(huán)性能

1　引言

鋰離子電池作為新型的可移動儲能設(shè)備，被期待廣泛應(yīng)用于各個儲能領(lǐng)域，如靜態(tài)儲能、智能電網(wǎng)和電動交通工具1。鋰離子電池主要由正極、負極、隔膜和電解液等部分組成，其中正極材料的性能決定著鋰離子電池的性能2,3。目前，LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2因具有較高的工作電壓、能量密度、低成本以及環(huán)境友好等優(yōu)點成為研發(fā)重點4－6；但該鎳基正極材料在高溫環(huán)境(<60°C)下容易與電解液發(fā)生副反應(yīng)生成SEI膜，且加速正極材料的惡化，導致其容量的嚴重衰減，從而限制其進一步大規(guī)模應(yīng)用7－10。為了提升材料的電性能和增強結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，表面包覆和晶相摻雜被廣泛研究。文獻中報道了LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2摻雜Na11、Al12、Ti13、V14、Zr15、Ce16等元素增強其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性從而提升常溫下的電性能。此外，研究發(fā)現(xiàn)Zr摻雜層狀結(jié)構(gòu)正極材料有助于提升常溫下的循環(huán)性能和倍率性能，是因為Zr摻雜增加了晶胞參數(shù)a、c值和鋰離子擴散系數(shù)的原因17－20。然而，LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2作為目前正極材料的研發(fā)重點，解決其高溫性能問題迫在眉睫；因此，摻雜Zr是否能夠改善LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2在高溫下的循環(huán)性能值得進一步研究。

本文通過氫氧化物共沉淀法合成出球型前驅(qū)體(Ni0.5Co0.2Mn0.3)(OH)2，再采用固相法制備出Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)1－xZrxO2。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2相比，Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)0.99Zr0.01O2的高溫循環(huán)性能有了顯著提升。因此，Zr摻雜LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2能夠解決高溫循環(huán)下容量劇烈衰減的問題，進而促進其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

2　實驗部分

2.1材料合成

實驗所用藥品和試劑均購于成都市科龍化工試劑廠。LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2通過共沉淀-高溫固相法制備。首先，按照n(Ni):n(Co):n(Mn)=5:2:3(摩爾比)將NiSO4?6H2O(分析純，99%)、MnSO4?H2O(分析純，99%)和CoSO4?7H2O(分析純，99%)溶解在蒸餾水中，配制成2.0 mol?L－1的硫酸鹽溶液；再將硫酸鹽溶液加入體積為20 L的連續(xù)攪拌反應(yīng)釜中。與此同時，將濃度為8.0 mol?L－1的氫氧化鈉溶液和8 g?L－1的氨水溶液分別加入到該反應(yīng)釜中。在反應(yīng)過程中，控制反應(yīng)溫度為60°C，體系的pH值保持在11.5，整個反應(yīng)過程在氮氣氣氛中進行。然后，沉淀顆粒經(jīng)過過濾、洗滌和105°C下干燥12 h后得前驅(qū)體Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2。所得前驅(qū)體與碳酸鋰以一定的摩爾比混合均勻，其中mLi2CO3=74×[(n(Ni+Co+Mn))/2]，然后將混合后的物料以2.5°C?min－1的升溫速率將溫度升至550°C并保溫2 h，再以2°C?min－1的升溫速率將溫度升至920°C并在空氣氣氛條件下煅燒12 h，最后冷卻至室溫得到最終產(chǎn)品LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2，標記為LNCM-bare。

Li[Ni0.5Co0.2Mn0.3]1－xZrxO2(x=0.005,0.01,0.02)通過相同方法進行合成，只是上述步驟中的前驅(qū)體與碳酸鋰混合改為前驅(qū)體、碳酸鋰(分析純，99%)和二氧化鋯(分析純，99%)以相應(yīng)的摩爾比混合均勻，此系列樣品分別標記為LNCM-Zr(0.5%)、LNCM-Zr(1%)和LNCM-Zr(2%)。

2.2材料表征

材料的X射線衍射分析(XRD)采用荷蘭菲利普公司的X′Pert Pro型X射線儀(Cu Kα靶)，掃描范圍10°－70°，掃描速度2(°)?min－1。材料的形貌及微觀結(jié)構(gòu)采用日本電子的JSM-6510LV型電子顯微鏡(SEM)觀察。樣品的元素成分通過與SEM相結(jié)合的能譜分散掃描(EDS)進行確定。摻雜元素的含量通過采用美國安捷倫的710ES型號ICP-AES進行確定。材料的XPS測試采用美國熱電K-alpha型X射線儀(Al Kα靶)，hν=1486.68 eV。

2.3材料的電化學性能測試

將活性物質(zhì)、ks-6、super P和聚偏氟乙烯(PVDF)按質(zhì)量比為90:2.5:2.5:5溶解在N-甲基吡咯烷酮中，調(diào)均成漿。隨后將漿料均勻地涂覆在集流體鋁箔上，然后在80°C下干燥20 min，再將干燥好的極片切成直徑為1.5 cm的圓形極片，極片上活性物質(zhì)質(zhì)量約為6 mg。最后在充滿高純氬氣的手套箱中將正極極片，金屬鋰負極，隔膜和電解液組裝成CR2016型扣式電池。電解液為1 mol?L－1LiPF6與碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)(體積比為1:1)。采用深圳Neware公司的BTS-5 V 10 mA充放電測試儀進行電性能測試。本文中充放電電壓為3.0－4.3V，1C=277 mA?g－1。

3　結(jié)果與討論

樣品的XRD譜圖如圖1所示。從圖中可以看出材料具有典型的層狀α-NaFeO2結(jié)構(gòu)，空間群屬于R3ˉm21。從譜圖中可以看出(006)/(102)和(108)/(110)峰在38°和65°附近分裂明顯，說明形成了純相六面層狀結(jié)構(gòu)22。通過jade6.0進行物相檢索并進行晶格常數(shù)計算，得到所有樣品的晶胞參數(shù)如表1所示。從表1中可以看出晶胞參數(shù)a、c隨著摻雜Zr元素含量的增加而增加，可以得出摻雜Zr使得材料晶胞在a、c方向上擴張，這是因為Zr4+的離子半徑(0.072 nm)比過渡金屬Ni2+(0.069 nm)，Co3+(0.055 nm)和Mn4+(0.053 nm)都大，從而導致晶體結(jié)構(gòu)略微增大的原因15。由于晶胞參數(shù)的增加，且圖譜中沒有雜質(zhì)峰存在，說明Zr4+完全進入了晶格中。一般情況下，(003)和(104)衍射峰強度比(I(003)/ I(104))被用來判斷材料中陽離子的混排程度，當I(003)/ I(104)小于1.2時，認為發(fā)生了較嚴重的陽離子混排23。從表1可以看出LNCM-Zr(1%)的I(003)/I(104)值為1.8976，而LNCM-bare的只有1.7115，這說明少量鋯摻雜減小了陽離子混排程度。

表1　Li[Ni0.5Co0.2Mn0.3]1－xZrxO2樣品的晶胞數(shù)據(jù)Table1　Crystallographic data of the Li[Ni0.5Co0.2Mn0.3]1－xZrxO2samples

圖1　樣品Li[Ni0.5Co0.2Mn0.3]1－xZrxO2(x=0,0.005,0.01,0.02) 的X射線衍射(XRD)圖譜Fig.1　X-ray diffraction(XRD)patterns of the Li[Ni0.5Co0.2Mn0.3]1－xZrxO2(x=0,0.005,0.01,0.02)samples

圖2　LNCM-bare(a、b)和LNCM-Zr(1%)(c、d)的SEM圖Fig.2　Scanning electron microscopy(SEM)images of LNCM-bare(a,b)and LNCM-Zr(1%)(c,d)

圖3　LNCM-Zr(1%)的EDS譜圖Fig.3　Energy dispersive X-ray spectroscopy(EDS)of LNCM-Zr(1%)

圖2為LNCM-bare和LNCM-Zr(1%)兩樣品的SEM形貌圖，從圖中可以看出兩者都是由一次顆粒緊密堆積成粒度約8μm左右的類球形大顆粒，同時也可以看出兩者形貌并沒有顯著區(qū)別，說明少量鋯摻雜對材料形貌影響不大。

圖3(a－f)為LNCM-Zr(1%)的EDS面掃描圖，從圖中可以看出，Ni、Co和Mn元素在材料表面均勻分布，而且Zr元素也均勻分布在LNCM-Zr(1%)表面，進一步確認了Zr元素摻雜進入了材料之中。通過ICP測試進一步確定摻雜元素Zr的含量為0.92%(w)。

圖4(a－f)為樣品的電性能圖；首先，從圖4(a)中可以看出樣品LNCM-bare、LNCM-Zr(0.5%)、LNCM-Zr(1%)和LNCM-Zr(2%)在0.1C下的首次放電比容量分別為173.91、173.27、169.86和168.01 mAh?g－1，說明摻雜Zr后放電比容量有輕微減少。通過測定LNCM-bare和LNCM-Zr(1%)的XPS譜圖，并對Ni 2p3/2主峰進行擬合，分別如圖5(a,b)所示。Ni 2p3/2主峰擬合后可以得出LNCM-bare中Ni2+占Ni元素總量的56.96%，而LNCM-Zr(1%)中Ni2+占Ni元素總量的55.95%；可以確定Zr進入LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2晶格后，使具備電化學活性的Ni2+相對減少，從而一定程度上降低材料的首次放電比容量24。其次，從圖4(b)中可以看出，隨著電流密度的增加，所有電池的容量發(fā)生明顯衰減，這是因為較低的鋰離子擴散系數(shù)和電子導電率造成電池極化的原因10。然后，從圖4(c)中可以看到，在25°C、1C下LNCM-bare經(jīng)95次循環(huán)后容量為140.61 mAh?g－1，其對應(yīng)的容量保持率為87.61%。而LNCM-Zr(1%)循環(huán)95次后比容量為146.71 mAh?g－1，容量保持率達92.13%。

圖4　不同條件下Li[Ni0.5Co0.2Mn0.3]1－xZrxO2(x=0,0.005,0.01,0.02)的電性能圖Fig.4　Electrical performance diagrams of Li[Ni0.5Co0.2Mn0.3]1－xZrxO2(x=0,0.005,0.01,0.02)with different conditions

為了研究Zr摻雜對LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2材料高溫性能的影響，我們將各電池置于55°C下進行恒流充放電研究。從圖4(d)中可以明顯看出樣品LNCM-Zr(1%)比LNCM-bare具有更優(yōu)越的高溫循環(huán)穩(wěn)定性。在115次循環(huán)過后，LNCM-Zr(1%)的容量保持率為82.96%，而LNCM-bare只有67.63%。這主要歸功于適當?shù)腪r取代坐落于過渡金屬層的過渡金屬離子可以阻礙結(jié)構(gòu)坍塌，并有效抑制了在循環(huán)過程中產(chǎn)生的電極極化。此外，在55°C、1C下各個樣品的起始放電比容量分別為178.32 mAh?g－1(LNCM-bare)、171.43 mAh?g－1(LNCM-Zr (0.5%))、172.50 mAh?g－1(LNCM-Zr(1%))、169.77 mAh?g－1(LNCM-Zr(2%))，這比25°C下各材料的放電比容量高，說明高溫有助于提升材料的電化學活性，從而提高材料的放電比容量。從圖4(e)和4(f)中可以進一步確認在高溫下少量鋯摻雜可以抑制材料的極化，從而提升高溫循環(huán)性能。

圖5　Li[Ni0.5Co0.2Mn0.3]1－xZrxO2(x=0,0.01)中Ni元素的X射線光電子能譜(XPS)擬合譜圖圖5　X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)fitting spectra of Ni in Li[Ni0.5Co0.2Mn0.3]1－xZrxO2(x=0,0.01)

圖6　LNCM-bare(a,b)和LNCM-Zr(1%)(c,d)在55°C下循環(huán)115次后的SEM圖Fig.6　SEM images of LNCM-bare(a,b)and LCNM-Zr(1%)(c,d)after 115 cycles

圖7　LNCM-bare和LNCM-Zr(1%)在55°C、1C下循環(huán)第1次、第50次和第115次的dQ/dV曲線Fig.7　dQ/dV plots of LNCM-bare and LNCM-Zr(1%) cycling 1st,50 th,115 th at 55°C and 1 C

圖6是LNCM-bare和LNCM-Zr(1%)在55°C下循環(huán)115次后的形貌圖。從圖6(a,b)中可以看出，LNCM-bare在高溫下循環(huán)后形貌變化明顯，一次顆粒從二次顆粒上脫落，球形二次顆粒結(jié)構(gòu)坍塌，這可能是一個導致樣品LNCM-bare高溫循環(huán)性能差的重要原因25。然而，LNCM-Zr(1%)高溫循環(huán)后則保持較好的形貌，見圖6(c,d)，并未發(fā)生顆粒結(jié)構(gòu)的坍塌。這主要是因為化學鍵斷裂能量ΔH?298(Zr―O)=760 kJ?mol－1，相比ΔH?298(Ni―O)=391.6 kJ?mol－1、ΔH?298(Co―O)=368 kJ?mol－1、ΔH?298(Mn―O)=402 kJ?mol－1更強，在過渡金屬層摻入Zr后增強了金屬氧鍵的總體強度，導致LNCM-Zr(1%)具有優(yōu)異的高溫性能15。

圖7為LNCM-bare和LNCM-Zr(1%)的dQ/dV圖。從圖7(a)中可以看出，兩樣品的氧化還原峰強度隨著循環(huán)次數(shù)的增加而減小，而它們的極化電壓隨之增大。LNCM-bare和LNCM-Zr(1%)首次極化電壓分別為0.1253和0.0487 V，循環(huán)115次后兩者分別增大到0.3785和0.2124 V，充分說明摻雜鋯含量為1%時可以明顯抑制材料在高溫條件下的電極極化，從而提升鋰離子在層狀結(jié)構(gòu)中嵌入和脫出的可逆程度，進而減少不可逆容量的損失26。

4　結(jié)論

采用氫氧化物共沉淀法制備出前驅(qū)體Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2，再通過固相法成功制備出了一系列Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)1－xZrxO2(x=0,0.005,0.01,0.02)材料。XRD結(jié)果表明，摻雜Zr含量為1%時，可以減小LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的陽離子混排。充放電測試表明樣品LNCM-Zr(1%)具備優(yōu)越的高溫循環(huán)穩(wěn)定性。在55°C下，LNCM-Zr(1%)在1C循環(huán)115次后容量保持率高達82.96%，然而未摻雜樣品的容量保持率只有67.63%。這主要歸因于少量鋯摻雜可以提高材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、抑制電極的極化，從而提升高溫循環(huán)性能和減少高溫循環(huán)過程中的不可逆容量損失。所以，鋯摻雜為解決LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2材料在高溫循環(huán)下容量劇烈衰減的問題提供重要的參考價值。

References

(1)Thackeray,M.M.;Wolverton,C.;Isaacs,E.D.Energy Environ.Sci.2012,5,7854.doi:10.1039/c2ee21892e

(2)Tarascon,J.M.;Armand,M.Nature 2001,414,359.

doi:10.1038/35104644

(3)Stanley,M.;Whittingham.Chem.Rev.2004,104,4271.

doi:10.1021/cr020731c

(4)Wu,K.C.;Wang,F.;Gao,L.L.;Li,R.M.;Xiao,L.L.;Zhao, L.T.;Hu,J.S.;Wang,X.J.;Xu,Z.L.;Wu,Q.G.Electrochim. Acta 2012,75,393.doi:10.1016/j.electacta.2012.05.035

(5)Yang,S.Y.;Wang,X.Y.;Yang,K.X.;Bai,Y.S.;Liu,Z.L.; Shu,H.B.;Wei,Q.L.Electrochim.Acta 2012,66,88.

doi:10.1016/j.electacta.2012.01.061

(6)Noh,M.;Cho,J.J.Electrochem.Soc.2013,160,A105.

doi:10.1149/2.004302jes

(7)Liu,W.;Oh,P.;Liu,X.;Lee,M.J.;Cho,W.;Chae,S.;Kim, Y.;Cho,J.Angew.Chem.Int.Edit.2015,54,4440.

doi:10.1002/anie.201409262

(8)Arorat,P.;White,R.E.;Doyle,M.J.Electrochem.Soc.1998, 145,3647.doi:10.1149/1.1838857

(9)Aurbach,D.J.Power Sources 2003,119,497.doi:10.1016/ S0378-7753(03)00273-8

(10)Wu,Z.Z.;Han,X.G.;Zheng,J.X.;Wei,Y.;Qiao,R.;Shen, F.;Dai,J.Q.;Hu,L.B.;Xu,K.;Lin,Y.;Yang,W.L.;Pan,F. Nano Lett.2014,14,4700.doi:10.1021/nl5018139

(11)Hua,W.B.;Zhang,J.B.;Zheng,Z.;Liu,W.Y.;Peng,X.H.; Guo,X.D.;Zhong,B.H.;Wang,Y.J.;Wang,X.L.Dalton Trans.2014,43,14824.doi:10.1039/C4DT01611D

(12)Aurbach,D.;Lavi,O.S.;Ghanty C.;Dixit,M.;Haik,O.; Talianker,M.;Grinblat,Y.;Leifer,N.;Lavi,R.J.Electrochem. Soc.2015,162,A1014.doi:10.1149/2.0681506jes

(13)Zhang,Y.;Wang,Z.B.;Lei,J.;Li,F.F.;Wu,J.;Zhang,X.G. Ceramics International 2015,41,9069.doi:10.1016/j. ceramint.2015.03.280

(14)Zhu,H.L.;Xie,T.;Chen,Z.Y.;Li,L.J.;Xu,M.;Wang,W.H. Electrochim.Acta 2014,135,77.doi:10.1016/j. electacta.2014.04.183

(15)Wang,D.;Li,X.H.;Wang,Z.X.;Guo,H.J.;Xu,Y.;Fan,Y. L.;Ru,J.J.Electrochim.Acta 2016,188,48.doi:10.1016/j. electacta.2015.11.093

(16)Xia,L.;Qiu,K.H.;Gao,Y.Y.;He,X.;Zhou,F.D.J.Mater. Sci.2015,50,2914.doi:10.1007/s10853-015-8856-9

(17)Kim,S.H.;Kim,C.S.J.Electroceram.2009,23,254.

doi:10.1007/s10832-008-9414-5

(18)Ding,C.X.;Bai,Y.C.;Feng,X.Y.;Chen,C.H.Solid State Ionics 2011,189,69.doi:10.1016/j.ssi.2011.02.015

(19)Lin,B.;Wen,Z.Y.;Gu,Z.H.;Xu,X.X.J.Power Sources 2007,174,544.doi:10.1016/j.jpowsour.2007.06.125

(20)He,Z.J.;Wang,Z.X.;Chen,H.;Huang,Z.M.;Li,X.H.; Guo,H.J.;Wang,R.H.J.Power Sources 2015,299,334.

doi:10.1016/j.jpowsour.2015.09.025

(21)Hua,W.B.;Zheng,Z.;Li,L.Y.;Guo,X.D.;Liu,H.;Shen,C. H.;Wu,Z.G.;Zhong,B.H.;Huang,L.Acta Phys.-Chim.Sin. 2014,30,1481.[滑緯博,鄭卓,李龍燕,郭孝東,劉恒,沈重亨,吳振國,鐘本和,黃令.物理化學學報,2014,30, 1481.]doi:10.3866/PKU.WHXB201405303

(22)Li,J.B.;Xu,Y.L.;Du,X.F.;Sun,X.F.;Xiong,L.L.Acta Phys.-Chim.Sin.2012,28,1899.[李節(jié)賓,徐友龍,杜顯鋒,孫孝飛,熊禮龍.物理化學學報,2012,28,1899.] doi:10.3866/PKU.WHXB201205152

(23)Zhang,X.Y.;Jiang,W.J.;Mauger,A.;Gendron,F.;Julien,C. M.J.Power Sources 2010,195,1292.doi:10.1016/j. jpowsour.2009.09.029

(24)Wu,Y.P.;Rahm,E.;Holze,R.Electrochim.Acta 2002,47, 3491.doi:10.1016/S0013-4686(02)00317-1

(25)Cho,Y.H.;Oh,P.;Cho,J.Nano Lett.2013,13,1145.

doi:10.1021/nl304558t

(26)Wang,M.;Chen,Y.B.;Wu,F.;Su,Y.F.;Chen,L.Sci.China Tech.Sci.2010,53,3214.doi:10.1007/s11431-010-4155-5

Enhanced Electrochemical Performance of LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2Cathode Materials at Elevated Temperature by Zr Doping

YANG Zu-Guang1,2HUAWei-Bo1ZHANG Jun2CHEN Jiu-Hua2HE Feng-Rong2ZHONG Ben-He1GUO Xiao-Dong1,3,*
(1School of Chemical Engineering,Sichuan University,Chengdu 610065,P.R.China;2Dongguan Hec Technology Research Corporation,Dongguan 523871,Guangdong Province,P.R.China;3Institute for Superconducting and Electronic Materials,University of Wollongong,Wollongong NSW 2522,Australia)

In order to ameliorate the severe capacity fading of LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2cathode materials at elevated temperatures,a Zr-doping strategy was performed via a solid-state method,and the influence of the doping content on the structural and electrochemical properties of LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2was studied.The results indicate that the Li+/Ni2+cation mixing can be reduced and the electrochemical performance,especially the hightemperature cycling performance,can be improved when the doping content of zirconium is 0.01.After 95 cycles, the capacity retention of Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)0.99Zr0.01O2is 92.13%at 1C between 3.0 and 4.3 V,which is higher than that of the LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(87.61%).When cycling at 55°C,Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)0.99Zr0.01O2exhibits a capacity retention of 82.96%after 115 cycles at 1C,while that of the bare sample remains at only 67.63%.Therefore, a small amount of zirconium doping is notably beneficial to the electrochemical performance of LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2at elevated temperatures.

Lithium-ion battery;Cathode material;LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2;Zr-doping; High-temperature cycle performance

December 28,2015;Revised:March 9,2016;Published on Web:March 9,2016.

O646

［Communication］10.3866/PKU.WHXB201603092www.whxb.pku.edu.cn

*Corresponding author.Email:xiaodong2009@scu.edu.cn.

The project was supported by the National Natural Science Foundation of China(21506133)and Science and Technology Pillar Program of Sichuan Province,China(2014GZ0077).

國家自然科學基金(21506133)和四川省科技支撐計劃(2014GZ0077)資助項目