掺杂纳米二氧化钛对锂电池正极材料性能的改进明显

作者: 季明

　　实验以钴酸锂为例进行：

　　作用一：减少氧缺陷的形成，相应的提高材料的结构稳定性。

　　当电池充至高压时，LiCoO₂结构中的大量Co³⁺将会变成Co⁴⁺, Co⁴⁺的形成将导致氧缺陷的形成，这将会减弱过度金属与氧之间的束缚力，从而使Co⁴⁺溶入电解液中，在LiCoO2里参杂纳米二氧化钛（VK-T30D）之后，在充放电过程中LiCoO₂与纳米二氧化钛接触的界面结构将会发生重排，从而减少氧缺陷的形成，相应的提高材料的结构稳定性。

　　作用二：改善锂电池循环性能

　　另一方面如果材料直接与电解液接触，强氧化性的Co⁴⁺将会与电解液发生反应从而导致容量损失。参杂纳米二氧化钛（VK-T30D）后可避免LiCoO₂与电解液直接接触，减少容量损失，从而提高LiCoO₂材料的电化学比容量，改善其循环性能。

　　作用三：减小电池在循环过程中的电阻。

　　掺杂纳米二氧化钛（VK-T30D）后，锂电池在首次循环中的电阻均比未掺杂的LiCoO₂要大；但是10次循环之后, 掺杂后的材料的膜阻抗和电荷传递阻抗都比未掺杂的LiCoO₂要小很多。这说明纳米二氧化钛（VK-T30D）掺杂有效减少了LiCoO₂ 在充放电循环过程中的电化学阻抗, 有利于提高材料的电化学性能。

　　（实验中数据表明10 次循环，参杂纳米二氧化钛（VK-T30D）的正极材料电荷传递阻抗从31.8Ω降到9.0Ω）