正极材料掺杂氧化铝的应用与研究进展

经过几十年的发展，锂离子电池已经成为化学电池中最具活力的产品，其中正极材料的性能是决定锂离子电池性能的关键因素之一。目前表面改性提升正极材料的安全性、循环稳定性和寿命等是研究的热点。

研究者采用不同的改性方法，如掺杂（Mo、Mg）、表面包覆[金属氧化物（Al₂O_3、ZnO）氟化物（AlF₃）]以及两种方式共用（Cr掺杂和Li₃PO₄包覆、Al掺杂和LiAlO₂包覆）等。其中表面包覆对正极材料的改性被认为是最为有效的方法。在众多包覆材料中，Al₂O₃因其来源广和价格低廉，并且能有效提升正极材料的电化学性能而被广泛使用。

在锂离子电池正极材料中，Al₂O₃表面涂覆可以有效地提高正极材料的容量保持率、长循环性以及热稳定性。

Al₂O₃表面涂层对正极材料性能的积极影响可能包括:

1. 作为一种氟化氢清除剂，清除电解质溶液中的HF，抑制正极材料中过渡金属的溶解。

2. 在正极材料表面形成一层物理保护屏障，抑制正极材料和非水电解质之间发生不必要的副反应。

3. 在正极材料表面形成锂化氧化铝，提高锂离子扩散速率，降低电荷转移电阻。

4. 减少放热反应，提升正极材料的热稳定性能。

5. Al₂O₃与LiPF₆反应生成电解质添加剂LiPO₂F₂，提升电池的循环性能和寿命。

6. 抑制 Jahn-Teller效应，提升电极的循环稳定性。

Al₂O₃表面涂层方法主要有浸渍法、沉淀法、干法包覆工艺、溅射法和原子层沉积法（ALD）等。

虽然这些包覆方法效果不错，但仍存在一些问题：比如浸渍法和沉淀法虽然制备过程简单、原料易得，但需要热处理才能使得铝源转化为氧化铝，煅烧能耗高；ALD和溅射法可以获得超薄且均匀的涂层，但是设备复杂、成本高，尚未工业化；干法包覆工艺过程简便能耗低，但混合设备要求高，气相纳米氧化铝粉体的成本也较高。

2023年8月，中国粉体网将在山城重庆举办“2023先进正极材料技术与产业高峰论坛暨第一届钠离子电池材料技术研讨会”。我们有幸邀请到江西宝弘纳米科技有限公司的徐前进董事长为我们带来题为《正极材料掺杂氧化铝的应用与研究进展》的报告。

1. 公司官网
2. 徐前进等.氧化铝包覆锂离子电池正极材料的研究进展

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2023先进正极材料技术与产业高峰论坛

在锂离子电池中，正极材料的成本占比高达30%-40%，是最为关键的原材料之一。当前，受电动车、储能等市场的带动，磷酸铁锂，三元等正极材料正处于市场高速发展阶段：老牌厂商，上游跨界，企业转型……各投资项目不断刷新产能上限。材料性能也不断取得突破，以适应终端应用对电池长续航，高安全性的迫切需求。

同时，锂资源价格的大幅攀升也迫使企业开始寻找中低端市场的替代品，钠离子电池获得市场青睐，并在短期内获得了极大关注。以普鲁士白为代表的钠离子电池正极材料市场热度不减。

在此背景下，针对各类正极材料的产业化技术与国内外市场状况 ，中国粉体网将于2023年8月15-16日（14日签到）在重庆举办“2023先进正极材料技术与产业高峰论坛”，旨在为正极材料产业链上中下游企业搭建深度交流的平台 ，开展产、学、研合作 ，助推正极材料行业持续健康发展。

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