鋰電正極材料的微觀形貌、粒徑大小及分布、孔隙率及比表面等性質(zhì)都對其加工及最后電池產(chǎn)品的性能都有很大影響。而對于此前市場份額較大的三元材料來說，其改性方法包括體相摻雜、表面包覆、梯度化及單晶化等，它們可以進(jìn)一步提高該電極的電化學(xué)性能和穩(wěn)定性能。下面主要詳細(xì)介紹體相摻雜改性過程。
體相摻雜是指摻入與材料中離子半徑相接近的離子，旨在通過提高材料晶格能的方式來穩(wěn)定電極晶體結(jié)構(gòu)，從而改善材料的循環(huán)性能和熱穩(wěn)定性能。摻雜改進(jìn)的元素可分為金屬離子摻雜、非金屬離子摻雜和復(fù)合摻雜。
Huang等通過共沉淀和高溫固相合成工藝制備出鎂離子摻雜的NCM622材料，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)Mg摻雜有效地抑制了離子混排，循環(huán)性能得到改善。XPS結(jié)果表明Mg摻雜降低了材料表面的Ni2+/Ni3+值。根據(jù)第一原理計算結(jié)果顯示，Mg的摻雜增加了Li+遷移的活化勢能，但摻雜過量會導(dǎo)致材料倍率性能的惡化。
Kageyama等采用固相合成工藝制備出摻F的NCM111材料，研究表明，通過改變了過渡金屬離子的價態(tài)，從而改變了其晶格結(jié)構(gòu)參數(shù)。F的摻雜還促進(jìn)了晶粒生長并改善了結(jié)晶性能。當(dāng)摻雜量較少時，其可以穩(wěn)定材料循環(huán)過程中活性物質(zhì)和電解液之間的界面，顯著改善三元材料的循環(huán)性能；當(dāng)摻雜量過高時，不僅浪費(fèi)材料，還會破壞正極電性能。
