LiMTFSI的聚合物涂层让NCM在高倍率/高压下“稳如磐石”

正文

请到「今天看啥」查看全文

图3 NCM 和 NCM@PLiMTFSI 的 XPS 光谱：a) 宽扫描；b) Ni 2p 光谱；c) C 1s 光谱；d) O 1s 光谱。

XPS分析（图3a）确认了涂层组成，NCM@PLiMTFSI中出现原始NCM未检测到的F、N、S元素。S 2p谱图检测到SO ₂ 和C–S特征峰，印证LiMTFSI的存在。Ni 2p光谱显示Ni ³⁺ 比例显著上升，Ni ²⁺ /Ni ³⁺ 面积比由1.37降至0.19（图3b），表明涂层提高了Ni的氧化态，减少了结构紊乱，与XRD中I ₍₀₀₃₎ /I ₍₁₀₄₎ 比升高一致。C 1s谱图显示，涂层显著降低表面残余碳酸盐含量，CO ₃ ^2- 峰面积比例由12.26%降至8.78%（图3c），反映涂层有助于去除不利残留物。图3d的O 1s光谱揭示，涂层后晶格氧含量提升100.7%，表面活性氧种类减少，说明材料结构稳定性增强。晶格氧峰和表面氧峰向低结合能移动，表明电子重新分布加强了金属-氧相互作用，提升结构完整性。结果表明，PLiMTFSI涂层通过离子-偶极相互作用锚定于NCM表面，有效稳定过渡金属价态、减少阳离子混排、抑制副反应位点及表面氧损失，显著提升富镍层状正极的结构稳定性和界面化学环境。

图4 NCM 和 NCM@PLiMTFSI 的电化学性能。

通过对比原始NCM与NCM@PLiMTFSI的电化学性能，评估了PLiMTFSI涂层的积极作用。循环伏安法（CV）测试（图4a,b）显示，NCM@PLiMTFSI的阳极峰电位差（ΔE _1-3 ）为0.24 V，低于原始NCM的0.38 V，表明极化较小、电化学反应更快速且可逆性更好。NCM@PLiMTFSI的阳极与阴极峰电位差（0.28 V）也小于原始NCM（0.39 V），说明界面电阻降低。倍率性能方面（图4c），NCM@PLiMTFSI在0.2C至8C下均优于原始NCM。0.2C下平均放电容量为206.82 mAh g ^-1 （原始NCM为183.15 mAh g ^-1 ）；8C下容量为103.08 mAh g ^-1 （原始材料为81.54 mAh g ^-1 ）。恒流间歇滴定技术（GITT）分析锂离子扩散系数（图4d-f）表明，NCM@PLiMTFSI在充放电阶段的D _Li ⁺（分别为2.73 × 10 ^-11 和2.13 × 10 ^-11 cm ² s ^-1 ）均高于原始NCM（1.81 × 10 ^-11 和1.63 × 10 ^-11 cm ² s ^-1 ）。这归因于LiMTFSI作为单离子导体的不动阴离子（MTFSI ^- ）有助于锂离子高效传输。

请到「今天看啥」查看全文