總述

我是一名材料系的研究生，現(xiàn)在正通過磷酸鋁包覆方法來提升鋰離子電池正極材料鎳鈷鋁酸鋰（NCA）材料性能。

電池

石油等化石燃料的使用維持著社會的正常運轉(zhuǎn)，但因其過度使用，化石燃料已接近枯竭，同時帶來了嚴重的環(huán)境污染問題，所以必須開發(fā)太陽能等清潔可再生能源。但這些可再生資源由于時間和空間分布不均，難以被全人類共享，因此需要發(fā)展存儲資源技術(shù)。在這些技術(shù)中，電池技術(shù)因電能的清潔易用受到廣泛關(guān)注。

鋰離子電池

電池是由兩個板（稱為正極和負極）以及其間液體（稱為電解液）構(gòu)成。當正負極間用電線連上燈泡時，電子就從負極經(jīng)燈泡遷移到正極，燈泡就被點亮，同時正負極發(fā)生各自化學(xué)反應(yīng)。電池發(fā)展有兩個趨勢：一是電池要提供更高的電壓，每公斤電池放出的電子量（比容量）要更多；二是每公斤的電池成本要更低。按正負極材料分，電池先后發(fā)展出了銅錫電池，鉛酸電池，碳鋅電池（干電池），堿性電池，鎳鎘電池，鎳氫電池，鋰離子電池等體系?，F(xiàn)在手機，筆記本電腦等移動設(shè)備中用的大都是鋰離子電池。

NCA材料及問題

現(xiàn)在鋰離子電池主流的正極材料是鈷酸鋰，但因其成本高，比容量低，具有一定毒性限制了它的使用范圍，因此需要開發(fā)其它材料。其中一種就是我在研究的鎳鈷鋁酸鋰材料（NCA）。該材料相較鈷酸鋰比容量高，成本低，毒性小，但也存在以下問題。首先，NCA材料高溫（200度）下會發(fā)生分解，放出大量熱，電池受熱有爆炸風(fēng)險，熱穩(wěn)定性較差；其次，NCA材料會與電解液發(fā)生反應(yīng)，降低電池容量。

磷酸鋁包覆法

目前我打算將磷酸鋁覆蓋在NCA材料表面，通過其將NCA材料與電解液隔開來阻止反應(yīng)發(fā)生，，同時利用磷酸鋁自身良好的熱穩(wěn)定性來保持NCA材料高溫下的穩(wěn)定性。主要制備流程是先用硝酸鋁和磷酸氫二銨反應(yīng)生成磷酸鋁，再將其與NCA材料混合均勻，經(jīng)高溫煅燒后生成產(chǎn)物，然后將其裝成電池后進行測試，主要檢測電池在常溫（25度）和高溫（55度）下電池跑了一定圈數(shù)（100圈）后電池的剩余電量。為選取最優(yōu)材料性能，需要不斷重復(fù)材料制備和電池裝配的過程。