鋰離子電池涂層的研究

導(dǎo)電涂層在鋰離子電池中能夠提高極片的附著力，減少粘結(jié)劑的使用量，同時能夠顯著提高電池的電性能。涂層能夠抑制電池的極化，減少電池內(nèi)部的熱效應(yīng)，同時能夠降低電池內(nèi)阻，增加電池循環(huán)壽命。因此，有必要研究鋰離子電池系統(tǒng)的電池涂層。研究了LiCoO2（典型的二維鋰離子通道的正極材料）的涂層和混合離子對電池內(nèi)離子的循環(huán)能力和反應(yīng)能力的協(xié)同影響，首先將機(jī)械混合器以80r/min的旋轉(zhuǎn)速度將Li2CO3、Co3O4和Mg（CO3）· 4Mg（OH）2·5H2O混合1h；然后將粉末混合物在空氣中放置5h，以產(chǎn)生摻雜Mg的LiCoO2。利用溶膠-凝膠技術(shù)制備鈦酸鋰(Li2TiO3)涂層,將Ti（OBu）4溶解在100g乙醇中，在LiCoO2中混合Mg并以Li2TiO3作為其涂層材料，其中將合成活性材料后的殘余Li2CO3作為Li源。涂層材料中鈦的濃度不同，電化學(xué)反應(yīng)中獲得的Li2TiO3相也完全不同,當(dāng)Ti濃度高時,電池系統(tǒng)中獲得尖晶鈦酸鋰（Li4Ti5O12）；而當(dāng)Ti濃度低時,電池系統(tǒng)中獲得單斜晶Li2TiO3。利用各種試驗(yàn)技術(shù)（包括XRD、納米SIMS、TEM透射電鏡、EELS和使用納米探針的電流測量技術(shù)）來測量涂層材料的特征，使用具有CuKα輻射的 PhilipsX'PERT PRO衍射儀進(jìn)行XRD測量；通過納米 SIMS（Cameca Nano-SIMS 50,France）儀器分析顆粒橫截面上元素的空間分布；使用掃描電子顯微鏡（SEM）（JEM-2100F, JEOL Co.,Japan）測量電池電化學(xué)反應(yīng)的光譜圖；使用基于SEM獲得的的光譜圖對電池進(jìn)行EELS測量；使用SEM通過納米探針（Nanostation、Kleindiek、Germany）測量活性材料和Li2TiO3涂層的電流-電壓特性。測量結(jié)果表明，Li4Ti5O12的電化學(xué)性能比單斜晶Li2TiO3更好。此外，將LiCoO2中摻雜的活性材料離子（Mg2+）移動到涂層，能夠更好地提高Li4Ti5O12的導(dǎo)電性。

刊名：International Journal of Adhesion& Adhesives（英）

刊期：2015年第60期

作者：James Scoltock et al

編譯：朱會