成果简介
层状富镍 LiNixCoyMn1-x-yO2（NCM，x ≥ 0.5）被认为是一种很有前途的高能量密度锂离子电池（LIB）正极材料。然而，在高电压下工作时，该材料的循环稳定性和速率能力会因晶格畸变和相变而下降。本文，上海大学 李瑛 教授团队在《Ceramics International》期刊发表名为“Multifunctional ZnO/graphene co-coating on LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 cathode material for improving high voltage electrochemical performances”的论文，表面共涂氧化锌/石墨烯成功地提高了阴极材料在高电压范围内的电化学性能。因此，共涂层加速了锂离子的扩散，促进了电子迁移，抑制了电极与电解质之间的副反应和结构劣化。与原始样品（166.7 mAh g-1 和 82.4 %）相比，在 1 C（1C = 180 mAh g-1）的高电压范围内循环 200 次后，涂层样品的放电容量为 185.8 mAh g-1，保持率为 90.8%。
图文导读
图1.GZ-NCM、Z-NCM和NCM的XRD图谱。
图2.（a–b） GZ-NCM、（c） Z-NCM 和 （d） NCM 的 SEM 图谱。
图3.GZ-NCM的TEM和HRTEM显微照片
图4.（a）元素的全光谱，GZ-NCM和NCM获得的（b）Zn、（c）Ni、（d）Co、（e）Mn和（f）C的拟合结果。
图5.GZ-NCM、Z-NCM 和 NCM 在 3.0–4.5 V （a） 和 3.0–4.3 V （b） 下的循环性能曲线，共 200 次循环。
图6.GZ-NCM和NCM在（a，b）3.0–4.5V和（c，d）3.0–4.3V下的循环伏安曲线。
图6。GZ-NCM和NCM在3.0–4.5下的奈奎斯特图和电化学阻抗谱数据 V（a，c）和3.0–4.3 五、 （b、d）在1C下150次循环之后。
小结
这项研究成功地在正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2上镀了一层 ZnO/石墨烯，与纯电极相比，它显示出非凡的电化学性能（更好的循环稳定性、速率能力、更低的电荷转移电阻和电化学极化），尤其是在较高的截止电压3.0-4.5 V 时，改善更为显著。研究结果表明，两者的结合产生了协同效应：无定形氧化锌层可促进锂离子扩散，而石墨烯纳米片则为电子传输提供了适当的导电途径。此外，共涂层还能抑制电极与电解质之间的副反应，防止高频侵蚀。该策略为制造LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2电极提供了一种具有洞察力的方法，即使在高电位下循环使用，其性能也能得到改善。
文献：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.11.366
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