超薄原子层沉积ZnO和TiO?包覆富锂层状氧化物正极的电化学与结构研究

摘要： 通过原子层沉积（ALD）技术在富锂层状氧化物正极材料（Li1.2Mn0.6Ni0.2O2，LLO）表面制备了二氧化钛和氧化锌超薄涂层（1.5±0.3纳米）。研究了这些涂层的结构、电化学性能及热稳定性。由于成膜机制差异，二氧化钛形成了均匀超薄涂层而氧化锌未能实现。在0.04C倍率下初始充放电曲线显示：二氧化钛涂层样品放电比容量达242毫安时/克（高于氧化锌涂层220毫安时/克及原始样品228毫安时/克）。两种涂层样品均展现出比原始样品更优异的循环稳定性和热稳定性——在0.5C倍率循环80次后，二氧化钛与氧化锌涂层样品容量保持率分别为94%和78%（原始样品仅68%）。热分析表明：二氧化钛与氧化锌涂层样品在4.8V处的放热峰温度分别偏移至280°C（放热量88.7焦/克）和270°C（放热量154.6焦/克），显著高于原始样品的258°C放热峰（放热量253.5焦/克）。特别值得注意的是，仅二氧化钛涂层样品表现出倍率性能提升：当电流密度超过2C时，其容量明显优于原始样品和氧化锌涂层样品，在5C和10C倍率下分别达到120毫安时/克和95毫安时/克。这种电化学性能改善主要归因于二氧化钛涂层形成的阻抗更低薄膜特性——其层状形貌促进了电荷转移预活化，实现了比氧化锌岛状结构更顺畅的电子传输并抑制了更多副反应。