纳米多孔NiO材料制备NCM622正极材料

LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂（NCM622）是一种典型的锂离子电池三元正极材料，具有高容量和高安全性，是目前最受欢迎的产品之一。针对高温固相法制备LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂（NCM622）过程中混合不均匀的问题，在Yang Weitong等人的工作中合成了一种纳米级多孔NiO材料作为镍源，采用传统的高温固相法制备了高性能的NCM622正极材料。使用X射线衍射和扫描电子显微镜来表征所获得的材料。还使用电化学工作站和电池测试仪来表征制备的样品的电化学性能。

图1 获得的样品的XRD图谱（a测量的XRD图谱，b 622-900的精细XRD图谱）

图1为制备的材料的XRD图谱。如图1a所示，所获得的NiO-m样品的峰（111）、（200）、（220）、（311）和（220）在位置和强度上都与标准NiO的峰相对应。XRD曲线上没有其他峰的现象表明所制备的NiO-m样品的纯度高。四个NCM622样品的XRD衍射峰相对尖锐，表明它们具有良好的结晶度。这进一步得到了以下事实的支持：从不同镍源和煅烧温度获得的NCM622样品的衍射峰都与标准NCM622的衍射峰一致，表明其为α-NaFeO2结构，属于R-3m空间群。因此，它们是典型的NCM622阴极材料。使用GSAS软件通过Rietveld精化获得的样品的XRD数据显示，wRp值小于10%，表明所获得的数据是可靠的。此外，绘制了622900的XRD细化光谱（图1b），并获得了所有样品的晶胞参数。显示了所获得的NCM622样品的晶胞参数数据。可以看出，四个样本的c/a值都大于4.9，表明这四个样本都有很好的发展。

图2 所获得样品的EIS光谱（a插图为等效电路图）和Z′-ω^-1/2曲线（b）

图2显示了制备的样品的EIS光谱和Z′-ω^-1/2曲线。图中的插图是等效电路图，其中CPE表示双电层电容，Zw表示锂离子在材料内部的扩散阻抗。可以看出，样本的Rs值显示出很小的差异。原因是SEI膜主要形成在锂离子电池的负电极上，而较少形成在正电极上。对于纽扣半电池，通过四个样品正电极表面的SEI膜的阻抗差异很小。在样本中，样本622-900具有最小的Rct值，这表明电荷移动阻抗最小。并且其DLi+值也是最大的，表明样品具有最好的速率性能。

结果表明，所获得的镍源（纳米级NiO）具有多孔的纳米级结构，可以在不借助液相的情况下通过球磨操作与其他原料均匀混合，从而解决了固相法的缺点（混合不均匀）。所获得的NCM622材料（在900°C下煅烧10小时）不仅具有良好的层状结构，而且显示出低的阳离子混合度。在正常充放电电压范围（2.8–4.3 V）内，样品在0.1 C下的放电比容量为196.4 mAh·g，显示出优异的高容量性能。此外，在0.5C下（在半电池条件下）100次循环后，其95.0%的放电容量保持率也令人印象深刻，表明了良好的循环稳定性。

[1] Weitong, Y., Lei, H., Meixian, T. et al. Preparation of NCM622 cathode materials using nanoscale porous NiO material. Ionics (2024). https://doi.org/10.1007/s11581-024-05388-6.