王起亮，王星奇，王天成，劉云建，蘇明如，竇愛春，高彥涌，張志強(qiáng)

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LiAlO2包覆Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5正極材料及其電化學(xué)性能

王起亮，王星奇，王天成，劉云建，蘇明如，竇愛春，高彥涌，張志強(qiáng)

(江蘇大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江，212013)

通過共沉淀?高溫固相法合成Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5固溶體正極材料，并通過溶液法對(duì)其進(jìn)行LiAlO2包覆。采用X線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透視電鏡(TEM)、電化學(xué)交流阻抗譜(EIS)和恒電流充放電測試分析樣品的結(jié)構(gòu)、形貌及電化學(xué)性能。研究結(jié)果表明：包覆前后樣品都具備α-NaFeO2型層狀結(jié)構(gòu)；包覆后，Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能都得到顯著提高。包覆量為5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的樣品性能最優(yōu)。首次放電比容量為254.64 mA?h/g。50次循環(huán)后，容量保持率由84.5%提高至98.9%。當(dāng)倍率為10時(shí)，包覆樣品的放電比容量可達(dá)58.29 mA?h/g，而未包覆僅為15.27 mA?h/g。包覆5% LiAlO2的Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5正極材料具有最小的電荷轉(zhuǎn)移阻抗。

鋰離子電池；正極材料；Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5；LiAlO2；表面包覆

近年來，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，新一代電子產(chǎn)品及新能源汽車的開發(fā)與應(yīng)用，人們對(duì)鋰離子電池的性能提出了更高的要求。鋰離子電池正極材料是鋰離子電池的核心，它直接影響著電池的各種性能指標(biāo)，決定著電池的成本[1]。已商品化的鋰離子電池正極材料主要以LiCoO2為主，但Co的自然資源缺乏，價(jià)格昂貴，對(duì)環(huán)境污染較大[2]。尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMn2O4具有較高的工作電壓、價(jià)格低廉、環(huán)境友好等特點(diǎn), 但是較低的可逆循環(huán)容量和高溫下容量的快速衰減是阻礙其商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一[3]。LiFePO4具有安全、環(huán)保、價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定等一系列優(yōu)點(diǎn)，使得它具有一定的應(yīng)用，但其本身較低的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)和電子電導(dǎo)率，使得其高倍率下的充放電性能不好[4]。與目前已商業(yè)化的正極材料相比，近年來新一代富鋰層狀固溶體正極材料Li2MnO3·(1?)LiMO2(M=Co, Fe, Ni1/2Mn1/2…)具有比容量高(＞200 mA?h/g)、能量密度高(＞250 W?h/kg)、循環(huán)性能優(yōu)異、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是下一代鋰離子動(dòng)力電池的首選正極材料[5]。這種富鋰正極材料將會(huì)在電動(dòng)汽車領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。目前已經(jīng)報(bào)道的富鋰層狀固溶體正極材料中，LiMnO3和LiNi0.5Mn0.5O2按摩爾比1:1組成的Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5正極材料被證明是最具應(yīng)用前景的正極材料之一[6]。但其存在著首次不可逆容量損失大、倍率性能差等問題，嚴(yán)重阻礙了該材料的實(shí)際運(yùn)用。表面包覆不僅能夠提高其首次庫侖效率、電極材料的循環(huán)性能，而且能不同程度地改善其倍率性能。目前報(bào)道較多的包覆物主要是氧化物及氟化物等，例如Al2O3[7?8]，AlF3[9]，ZrO2[10]，AlPO4[11]，TiO2[12]，ZnO[13]等。由于包覆物都是一些氧化物和聚陰離子化合物，其離子導(dǎo)電率很低，在提升倍率性能方面效果有限。而快離子導(dǎo)體的離子導(dǎo)電率很高，可以提升正極材料的表面電導(dǎo)率，進(jìn)而有效提高其電化學(xué)性能[14]。目前對(duì)于采用快離子導(dǎo)體包覆的研究報(bào)道比較少。LiAlO2屬于一種鋰快離子導(dǎo)體，其離子電導(dǎo)率最高可達(dá)2×10?6S/cm[15]。本文作者采用溶液法在富鋰層狀正極材料Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5表面包覆一層LiAlO2，研究了LiAlO2包覆對(duì)正極材料的結(jié)構(gòu)、形貌與電化學(xué)性能的影響，并對(duì)其相關(guān)機(jī)理進(jìn)行分析。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料的制備

按照化學(xué)計(jì)量比稱取C4H6NiO4?4H2O(分析純)、C4H6MnO4?4H2O(分析純)和NaOH(分析純)。其中，金屬元素Ni和Mn的物質(zhì)的量比(Ni):(Mn)=1:3，氫氧化鈉與總金屬元素的物質(zhì)的量比為1:2。將C4H6NiO4?4H2O和C4H6MnO4?4H2O配成一定濃度的水溶液，然后緩慢滴入一定濃度的NaOH溶液，利用NH3·H2O溶液調(diào)節(jié)pH為11.0~12.0，充分?jǐn)嚢?，并控制溶液溫度?0 ℃，反應(yīng)完全后，過濾、洗滌、干燥得到Ni0.25Mn0.75(OH)2沉淀。按照化學(xué)計(jì)量比(鋰過量5%)稱取一定量的Li2CO3和Ni0.25Mn0.75(OH)2前驅(qū)體，混合球磨5 h，使其充分混合均勻。然后，在空氣中于500 ℃預(yù)燒5 h，于850 ℃煅燒12 h，最后隨爐冷卻至室溫，得到固溶體正極材料Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5，標(biāo)記樣品為a。

按照化學(xué)計(jì)量比稱取實(shí)驗(yàn)用料，首先，將異丙醇鋁(C9H21O3Al)溶解在一定量的蒸餾水中，攪拌1 h，溫度控制在50 ℃。然后加入LiOH·H2O和制備好的Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5粉末，攪拌一段時(shí)間后，放入120 ℃的干燥箱中10 h，再放入600 ℃的管式爐中煅燒3 h，隨爐冷卻至室溫，得到LiAlO2包覆Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5的正極材料。本實(shí)驗(yàn)中，LiAlO2的包覆量分別為正極材料Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5質(zhì)量的1%，3%，5%，8%，分別對(duì)應(yīng)樣品b，c，d，e 。

1.2 材料表征測試

物相分析使用日本理學(xué)D/MAX?C型X線衍射儀，加速電壓為40 kV，電流為300 mA，衍射靶為Cu Kα，掃描范圍為10°~80°，掃描速度為2 (°)/min。采用JEOL公司的JSM?7001F型高分辨場發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察材料的表面形貌。用透射電鏡(TEM，Tecnai G220 ST 型透射電子顯微鏡，荷蘭)觀測顆粒微觀組織。

1.3 電池制作與性能測試

將未包覆與包覆的Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5作為活性物質(zhì)，按照質(zhì)量比(活性物質(zhì)):(乙炔黑):(聚偏氟乙烯PVDF)=8:1:1的比例混合，在溶劑N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中混合成均勻漿料，均勻地刮涂在鋁箔上。在120℃的干燥箱中干燥，制成極片后，放在80 ℃的真空干燥箱12 h，在充滿氬氣的手套箱中，以金屬鋰片作為負(fù)極，以1 mol/L LiPF6的(EC，DMC和EMC體積比(EC):(DMC):(EMC)為1:1:1)溶液為電解液，以聚丙烯微孔膜(Celgard 2400)為隔膜，組裝成CR2025扣式半電池。

常溫下，將上述組裝的CR2025扣式半電池采用電池自動(dòng)充放電儀(深圳新威爾生產(chǎn))進(jìn)行充放電及循環(huán)性能測試，充放電電壓為2.0~4.8 V，首次充放電電流為0.1，循環(huán)性能測試電流為0.2(1=250 mA?h/g)。交流阻抗測試采用三電極體系進(jìn)行，輔助電極和參比電極均采用金屬鋰片。測試儀器為上海辰華的CHI660D電化學(xué)工作站，交流阻抗的測試頻率為0.01~1×105Hz。

2 結(jié)果與討論

圖1所示為包覆不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)LiAlO2樣品的XRD圖譜。由圖1可見：包覆樣品的XRD衍射峰與未包覆的幾乎完全相同。未包覆樣品a，包覆樣品b和c均為單一相，未發(fā)現(xiàn)其他雜相。而包覆樣品d，e中，除了主物相Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5之外，還發(fā)現(xiàn)了LiAlO2的特征衍射峰，樣品b，c可能因?yàn)榱可俣窗l(fā)現(xiàn)，該結(jié)果說明包覆后的材料中有LiAlO2相生成。其中：20°~23°處的超晶格峰是材料過渡金屬層中的Li原子和Mn原子的超晶格有序排列形成的不具有Rm對(duì)稱性，歸屬于C2/m空間群的單斜晶系，其余的衍射峰均屬于層狀結(jié)構(gòu)α-NaFeO2的特征峰，為Rm空間群的六方晶系[16]。圖譜中(006)/(012)和(018)/(110)處具有明顯的分裂峰，表明合成的材料具有典型的層狀結(jié)構(gòu)特征，且結(jié)晶性良好[17]。該結(jié)果表明，LiAlO2包覆并未改變?cè)牧系膶訝罱Y(jié)構(gòu)。

LiAlO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%：(a) 0；(b) 1.0；(c) 3；(d) 5；(e) 8

圖1 包覆不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)LiAlO2的Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5的XRD譜圖

Fig. 1 XRD spectrogram for Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5coated with different contents of LiAlO2

圖2所示為包覆不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)LiAlO2的Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5的SEM圖和EDS圖。從圖2可以看出：包覆前后樣品的晶粒表面微觀形貌有較大的差別。純相Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5晶粒表面清晰且光滑，而包覆不同量LiAlO2后的Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5晶粒表面黏有許多細(xì)小的團(tuán)聚顆粒。然而，隨著LiAlO2包覆量的增加，Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5晶粒表面粗糙程度增加，包覆物晶粒與Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5晶粒有分開的現(xiàn)象，并有團(tuán)聚現(xiàn)象，導(dǎo)致晶粒長大，包覆效果不很明顯。在包覆的正極材料表面檢測到Al的含量，結(jié)合XRD分析結(jié)果可知：正極材料Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5表面的包覆物的確為LiAlO2。

圖3所示為包覆LiAlO2前后樣品的TEM圖。從圖3可以看出：包覆前樣品a表面光滑；相比樣品a而言，樣品b，c，d，e的顆粒表面被一層LiAlO2薄膜包覆；LiAlO2均勻包覆于正極材料表面，得到了具有類似于核殼結(jié)構(gòu)的正極材料，該LiAlO2薄層對(duì)正極材料的電化學(xué)性能有著重要影響。LiAlO2薄層的包覆可以有效地阻隔正極材料Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5和電解液的直接接觸，減少電解液對(duì)正極材料的侵蝕。LiAlO2屬于快離子導(dǎo)體，它的包覆可以提高正極材料表面的離子導(dǎo)電率，可以有效地提升正極材料的倍率性能。

圖4所示為在常溫(25℃)，電壓范圍為2.0~4.8 V，電流密度為0.1條件下得到的不同樣品的首次充放電曲線。由圖4可見：所有樣品在首次充電過程中都存在2個(gè)電壓區(qū)域，在4.5 V出現(xiàn)了一個(gè)平臺(tái)，這是因?yàn)楫?dāng)充電至4.5 V時(shí)，Li2O從Li2MnO3結(jié)構(gòu)中脫出導(dǎo)致[18?19]。未包覆樣品與表面包覆1%，3%，5%及8%LiAlO2樣品的首次充放電比容量及庫侖效率見表1所示。由表1可知：隨著包覆量增加，首次不可逆容量損失先減小后增大，當(dāng)包覆量為5%時(shí)，首次不可逆容量損失最小，首次庫侖效率為75.2%，而未包覆正極材料首次庫侖效率僅為68.6%。由此可見，包覆適量LiAlO2的正極材料，可以有效地抑制氧缺陷的產(chǎn)生，降低首次不可逆容量的損失，進(jìn)而提升其首次庫侖效率[20]。

圖5所示為包覆不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)LiAlO2樣品在0.2充放電電流下的室溫循環(huán)性能圖，循環(huán)50次。由圖5可明顯看出：包覆LiAlO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的樣品在50次循環(huán)后，容量基本保持不變，循環(huán)性能最好。包覆質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的樣品的放電比容量最低，循環(huán)性能最差。包覆以后樣品的放電比容量比較平穩(wěn)，未包覆樣品的起伏相對(duì)比較大。未包覆樣品循環(huán)50次以后，容量由223.5 mA?h/g降到188.9 mA?h/g，容量保持率為84.5%。而包覆5%的樣品在此條件下循環(huán)50次后，放電比容量由220.1 mA?h/g降到 217.7 mA?h/g，容量保持率為98.9%?？梢姲策m量的LiAlO2后，Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5正極材料的循環(huán)性能得到了明顯的提升，但包覆量過多時(shí)，正極材料的循環(huán)性能下降。從以上數(shù)據(jù)可以說明，包覆層LiAlO2可有效地減小電解液與電極的接觸面積，減緩電解液中強(qiáng)酸性的HF與正極材料之間副反應(yīng)的發(fā)生，降低了電化學(xué)阻抗，還抑制過渡金屬離子的溶解，增強(qiáng)正極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而改善材料的循環(huán)性能。但是包覆過多的LiAlO2對(duì)循環(huán)性能有害。

LiAlO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%：(a) 0；(b) 1.0；(c) 3；(d) 5；(e) 8

圖2 LiAlO2包覆Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5的SEM圖和EDS圖

Fig. 2 SEM images combined with EDS results for Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5coated with LiAlO2

LiAlO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%：(a) 0；(b) 1.0；(c) 3；(d) 5；(e) 8

圖3 包覆LiAlO2的Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5的TEM圖

Fig. 3 TEM images for Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5coated with LiAlO2

LiAlO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%：1—0；2—1.0；3—3；4—5；5—8。

圖4 包覆不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)LiAlO2的Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5的首次充放電曲線

Fig. 4 First charge-discharge curves of Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5coated with different contents of LiAlO2

表1 樣品的首次充放電比容量及庫侖效率

LiAlO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%：1—0；2—1.0；3—3；4—5；5—8。

圖5 包覆不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)LiAlO2的Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5在0.2倍率下的室溫(25 ℃)循環(huán)性能

Fig. 5 Cycle performance of Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5coated with different contents of LiAlO2at 0.2and 25 ℃

圖6所示為包覆不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)LiAlO2的樣品在高溫(55 ℃)下，以0.2倍率進(jìn)行充放電的循環(huán)性能，電壓范圍為2.0~4.8 V。從圖6可以看出：經(jīng)50次循環(huán)后，包覆LiAlO2的樣品的高溫循環(huán)性能循環(huán)曲線都較未包覆的平緩，說明通過包覆后的材料的高溫循環(huán)性能有所改善。50次循環(huán)后，未包覆樣品a放電比容量由217.54下降到163.12 mA?h/g，容量保持率僅為74.93%，而包覆5%的樣品c由215.13下降到191.72 mA?h/g，容量保持率為89.12%。雖然此循環(huán)性能曲線與室溫循環(huán)性能曲線類似，但55 ℃下的循環(huán)穩(wěn)定性要明顯差于25 ℃下的循環(huán)穩(wěn)定性。因?yàn)楦邷丶觿×穗娊庖旱姆纸夂瓦^渡金屬離子的溶解，電極侵蝕比室溫嚴(yán)重，影響材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，導(dǎo)致高溫下放電比容量比室溫要低并且衰減速率加快，使得循環(huán)穩(wěn)定性比室溫差。另外，也可能因?yàn)樯邷囟燃觿×顺浞烹娺^程中電極的電化學(xué)極化，造成容量損失較常溫下加劇。

LiAlO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%：1—0；2—1.0；3—3；4—5；5—8。

圖6 包覆不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)LiAlO2的Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5在0.2倍率下的高溫(55 ℃)循環(huán)性能

Fig. 6 Cycle performance of Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5coated with different contents of LiAlO2at 0.2rate of 55 ℃

圖7所示為未包覆和包覆樣品的倍率性能。從圖7可看出：隨著倍率的增加，兩者的容量差逐漸增大。倍率為5時(shí)，包覆5% LiAlO2樣品的放電比容量最高可達(dá)102.4 mA?h/g，而未包覆樣品的最高放電比容量僅為69.8 mA?h/g，當(dāng)倍率增至10時(shí)，包覆樣品的放電比容量可達(dá)58.3 mA?h/g，而未包覆僅為15.3 mA?h/g。顯然，包覆適量LiAlO2的樣品較未包覆樣品表現(xiàn)出更好的放電容量和放電穩(wěn)定性，尤其在高倍率下。包覆樣較佳的倍率性能是由于材料表面的LiAlO2抑制了電解液中的HF與正極活性物之間的副反應(yīng)；由于作為包覆層的LiAlO2屬于鋰快離子導(dǎo)體，其離子電導(dǎo)率最高可達(dá)2×10?6S/cm，它的包覆可以提高材料的導(dǎo)電性，有利于電子的快速傳遞和鋰離子的順利轉(zhuǎn)移，而且包覆層對(duì) SEI 膜的形成有抑制作用，從而提高了電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)動(dòng)力學(xué)[21]。

LiAlO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%：1—0；2—1.0；3—3；4—5；5—8。

圖7 包覆不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)LiAlO2的Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5的倍率性能

Fig. 7 Rate performance of Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5coated with different contents of LiAlO2

圖8所示為包覆不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)LiAlO2的Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5樣品的交流阻抗圖，測試前Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5電極的電壓穩(wěn)定在4.3 V左右。由圖8可見：Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5樣品阻抗圖譜均由高頻區(qū)的半圓和低頻區(qū)的直線組成。高頻區(qū)的半圓弧代表正極材料表面電荷轉(zhuǎn)移阻抗ct；低頻區(qū)的直線代表Li+在固相活性物質(zhì)中的擴(kuò)散Warburg阻抗w[22]。經(jīng)過ZView軟件模擬得到Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5包覆前后電極的歐姆阻抗和電荷轉(zhuǎn)移阻抗，如表2所示。由表2可知：包覆后Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5電極表面的電荷轉(zhuǎn)移阻抗明顯減小，包覆5% LiAlO2的Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5樣品的阻抗最低。這是因?yàn)長iAlO2包覆有效地抑制了電解液與正極材料的反應(yīng)，減少SEI膜的生成；其次，快離子導(dǎo)體LiAlO2的包覆提高了電極的導(dǎo)電率，進(jìn)而降低了正極材料的電荷轉(zhuǎn)移阻抗，因此表現(xiàn)出良好的倍率性能。

(a) 交流阻抗譜；(b) 等效電路LiAlO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%：1—0；2—1.0；3—3；4—5；5—8。

圖8 包覆不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)LiAlO2的Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5樣品的交流阻抗圖譜和模擬等效電路圖

Fig. 8 AC impedance of Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5coated with different contents of LiAlO2and equivalent circuit model

表2 等效電路的阻抗參數(shù)

3 結(jié)論

1) 采用溶液法在正極材料Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5表面，用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的LiAlO2對(duì)其包覆，少量包覆以后，材料的結(jié)構(gòu)基本沒有發(fā)生變化。對(duì)Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5表面包覆LiAlO2材料之后，可以減少正極材料與電解液的直接接觸，阻止電解液對(duì)正極材料的侵蝕，可以大大改善材料的循環(huán)性能。

2) LiAlO2的包覆量對(duì)電化學(xué)性能有較大影響，當(dāng)LiAlO2包覆量為5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)，材料的綜合性能最優(yōu)，初始放電比容量為254.6 mA?h/g。經(jīng)過50次循環(huán)后，容量保持率為98.9%。倍率為10時(shí)，包覆樣品的放電比容量可達(dá)58.29 mA?h/g，而未包覆僅為15.27 mA?h/g。

3) 包覆后Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5電極表面的電荷轉(zhuǎn)移阻抗明顯減小，包覆5% LiAlO2的Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5樣品的阻抗最低。如果包覆量過多，由于出現(xiàn)大量團(tuán)聚現(xiàn)象，反而破壞材料的電化學(xué)性能。

4) 適量的LiAlO2包覆對(duì)改善材料的高溫循環(huán)性能有一定的作用。

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(編輯 趙俊)

Synthesis and property of LiAlO2modified Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5as cathode materials for Li-ion battery

WANG Qiliang, WANG Xingqi, WANG Tiancheng, LIU Yunjian, SU Mingru,DOU Aichun, GAO Yanyong, ZHANG Zhiqiang

(School of Material Science and technology Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China)

Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5was synthesized by co-precipitation and high temperature solid state reaction, and the LiAlO2-coated Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5was synthesized by solid-solution. The structure, surface morphology and electrochemical performance of the samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope(SEM), transmission electron microscope(TEM), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and galvanostatic charge-discharge testing. The results show that the samples deliver the α-NaFeO2layered structure. After coating with LiAlO2,the cyclic stability and rate capability of Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5are improved effectively. The sample coated with 5%(mass fraction) LiAlO2exhibits excellent properties. First discharge specific capacity is 254.64 mA?h/g. The capacity retaining ratio is increased from 84.5% to 98.9% after 50 cycles. The discharge capacity of LiAlO2-coated Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5is 58.29 mA?h/g at 10, while that of pristine is only about 15.27 mA?h/g. The sample coated with 5%(mass fraction) LiAlO2has the lowest charge transfer impedance.

lithium-ion battery; cathode material; Li1.5Ni0.25Mn0.75O2.5; LiAlO2; surface coating

10.11817/j.issn.1672-7207.2016.12.006

TM912

A

1672?7207(2016)12?4001?08

2015?12?10；

2016?03?16

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51304081)；江蘇省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(BK20140581)；江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201410299010Z)(Project(51304081) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(BK20140581) supported by the Natural Science Foundation of Jiangsu Province; Project(201410299010Z) supported by the Practice Innovation Training Program for the Jiangsu College Students)

劉云建，博士，副教授，從事新能源材料及電化學(xué)研究；E-mail：lyjian122331@163.com