锂电池正极材料及包覆层方法与材质附上高分辨细节样品形貌图

锂离子电池正极材料的种类主要包括金属氧化物（如钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂等）、聚阴离子盐以及其他化合物。这些材料各有特点，如能量密度、循环寿命和安全性等方面的差异，适用于不同的应用场景。

包覆方法主要包括热处理法、湿化学法和溶液法等。这些方法旨在通过物理或化学手段，在正极材料表面形成一层稳定的包覆层，以提高其电化学性能。例如，磷酸盐包覆改性就是一种常见的包覆方法，通过喷涂磷酸盐溶液并经过热处理，可以在正极材料表面形成一层磷酸盐材料层，从而提高电池的容量、循环寿命和安全性。

包覆材质方面，除了磷酸盐外，还有碳材料、石墨烯、金属离子等。例如，石墨烯改性可以提高磷酸铁锂材料的导电性能，金属离子掺杂则可以改善材料的晶格结构和电子导电率。

测试概念

常见的正极材料如磷酸铁锂等电池的活性物质，常面临导电性差、锂离子扩散速率慢等缺点，通常需要借助表面包覆来改善，主流包覆技术分为干法、湿法两大类，通过不同的方法进行包覆厚度不同所带来的的电化学性能差异性较大，通过对包覆层厚度、晶格条纹的观察和研究，探讨出最佳的包覆材料与工艺方法。

测试原理

利用聚焦离子束FIB，对材料样品做截面打薄制样，以获得平整且通透的截面，同时配合透射电子显微镜TEM。通过TEM拍摄正极极片截面形貌、高分辨等特性，可以对循环前后包覆改性以及未改性的正极材料进行形貌、高分辨、衍射等表征，从原理上解释包覆改性提升电化学性能的原因。

测试资料

干法包覆：

将基体与改性添加剂通过物理混合，在混合过程中发生摩擦、碰撞，改性添加剂均匀分散并吸附在基体表面形成包覆层，并通过烧结进行反应和固化。

湿法包覆：

将改性添加剂充分溶解、分散于溶剂，加入基体后在搅拌、蒸发/干燥或压滤等过程中，改进添加剂发生化学反应沉淀于基体表面形成包覆层，并通过烧结进行反应和固化。

常见的包覆材料可以分为以下几类：

1、电化学惰性包覆材料氧化物最早被应用于正极材料的包覆中，包括 Al2O3、MgO、TiO2、ZnO、ZrO2、Nb2O5、La2O3、B2O5、SiO2、MgAl2O4、ZrTiO4等等，其中应用最广的是Al2O3 和 MgO。磷酸盐和硅酸盐也是常用的包覆材料，主要包括AlPO4、FePO4、YPO4和MnSiO4 等。

2、锂离子导体包覆材料首先是含Li的正极材料。以 LiCoO2为例，LiMn2O4、LiCoPO4、LiNi0.5Mn1.5O4，LiNi0.5Mn0.5O2（LNMO）等正极包覆在其表面均可以提升高电压下LiCoO2 的性能。其次是无机 Li+导体材料。应用较广的为磷酸盐体系的Li+导体，包括Li3PO4、Li1+xAlxTi2-x(PO4)

3、掺氮磷酸锂（LiPON）等，将他们包覆在高电压LiCoO2、富锂锰基正极、高镍三元材料中可以明显的提升材料的性能。最后是有机物 Li+导体材料。常见的材料有聚酰亚胺（PI）、聚偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物[P(VDF-TrFE)]等。

4、电子导体包覆材料首先最典型的是碳材料、与碳材料相比，导电聚合物如聚丙烯腈（PAN）和聚吡咯（PPy）也是理想的包覆材料。

5、电子与电子双导体包覆材料

结果分析

磷酸再一次颗粒表面形成Li3PO4保护层，表面观察到7nm包覆层。EDX结果证明包覆层由Li3PO4组成且分布均匀。

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包覆层厚度：3nm

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包覆层厚度18nm

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包覆层厚度50nm

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分析测试实验室