磁控溅射法包覆LiCoO_2正极

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• 英文论文题名：Suptterting Coating of LiCoO_2 Cathode Electrode
• 论文作者：鲁晏廷 ; 戴新义 ; 许进 ; 王丽平 ; 周爱军 ; 李晶泽
• 英文论文作者：Xinyi Dai ; Jin Xu ; Yanting Lu ; Liping Wang ; Aijun Zhou ; Jingze Li ; State Key Laboratory of Electronic Thin Films and Integrated Devices ; School of Microelectronics and Solid-state Electronics ; University of Electronic Science and Technology of China
• 年：2016
• 作者机构：电子科技大学微电子与固体电子学院电子薄膜与集成器件国家重点实验室;
• 论文关键词：LiCoO_2 ; 表面修饰 ; 磁控溅射 ; 电极包覆 ; 高能量密度
• 会议召开时间：2016-07-01
• 会议录名称：中国化学会第30届学术年会摘要集-第三十分会：化学电源
• 语种：中文
• 分类号：TM912;TQ131.11
• 学会代码：ZGHY
• 会议名称：中国化学会第30届学术年会-第三十分会 ; 化学电源
• 会议地点：中国辽宁大连
• 主办单位：中国化学会
• 学会名称：中国化学会
• 页数：1
• 文件大小：184k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

LiCoO_2为最早商业化的锂离子电池正极材料,目前在便携式电子产品中占据着绝大部分市场。但是其有效比容量一般仅为理论值274mAh/g的一半左右。随着对高能量密度电池的需求,近年来LiCoO_2的工作电压上限不断取得突破,已经接近4.5V,相应地其实际比容量接近200mAh/g,大幅度提高了单体电池的容量和能量密度。所采用的主要改性手段就是在LiCoO_2活性材料表面进行包覆。依据活性物质或者包覆层所处的微环境不同,对包覆层的要求也不一样。比如,包覆层与电解液相接触之处要求有利于锂离子的快速输运,而相邻活性颗粒之间或者活性物质与导电添加剂相接触之处应该有利于电子的快速输运。活性物质颗粒的表面包覆层一般比较均匀,显然很难同时兼顾不同的需要。最近,对已经制备好的电极再整体包覆的方法可以利用电极的大量微孔(如图所示),形成共形包覆,有效保持了电极内部的电子传输通道。ALD技术已广泛应用于此领域。但ALD对气源种类要求苛刻,且包覆过程复杂。射频磁控溅射是工业上大面积制备薄膜的一种廉价技术,我们成功将该技术应用于锂离子电极材料的修饰改性。在此报告中,将系统介绍我们在LiCoO_2电极表面磁控溅射包覆绝缘材料(Al_2O_3)、电子导电材料(ZnO、AZO、TiO_2)、离子导电材料(Li_3PO_4)的情况,并对包覆改性提高电池性能的机理进行探讨。
Advanced electrode material with long lifetime,high energy density and excellent rate performance is crucially important for Li-ion batteries.Surface modification is an effective method to extend operation voltage window,stabilize interface,and so on.In order to preserve electronic and Li-ion transport pathways,the application of surface coating to as-prepared electrodes via ALD(atomic layer deposition) rather than loose powders of the electrochemically active material has become popular.However,ALD is a relatively complex process with low precursor material utilization efficiency and high cost.In this presentation,we will introduce surface coating of LiCoO_2 cathode via a relatively economical and facile approach of radio-frequency magnetron sputtering.The effects of different coating layers on the electrochemical performance have been systematically investigated.

引文

[1]Dai,X.;Wang,L.;Xu,J.;Wang,Y.;Zhou,A.;Li,J.;ACS Appl.Mater.Interfaces 2014,6:15853.
    [2]Dai,X.;Zhou,A.;Xu,J.;Yang,B.;Wang,L.;Li,J.;J.Power Sources,2015,298:114.
    [3]Dai,X.;Zhou,A.;Xu,J.;Lu,Y.T.,Wang,L.;Fan,C,Li,J.,J.Phys.Chem.C.2016,120:422.