鎢鉬對正極材料的穩(wěn)定性改善主要基于兩點(diǎn)。(1) 摻雜（Mo, W, Ta, Nb）后體積結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的增強(qiáng)；(2) 直接涂層（V, W, Nb）或體積摻雜引起的表面層對電極/電解質(zhì)的側(cè)面反應(yīng)的抵抗。
 

　　

 

　　隨著人們對全球變暖的關(guān)注，對電動汽車的需求迅速上升。全球混合動力電動車和電池電動車的數(shù)量從2017年的210萬輛增至2018年的540萬輛。目前，鎳鈷錳三元氧化物材料（NCMs）和鎳鈷鋁材料（NCAs）因其能量密度高、循環(huán)性能好、安全性能好、成本相對較低，被認(rèn)為是中短期內(nèi)滿足鋰離子電池（LIBs）的理想正極材料。

 

　　電動汽車的發(fā)展存在“里程焦慮”，亟須通過擴(kuò)大電池容量以擴(kuò)大電動汽車的行駛里程。然而，增加鎳的含量將大大降低電池性能，如循環(huán)穩(wěn)定性（特別是長期循環(huán)）和熱穩(wěn)定性。在NCM陰極中，鎳主要有助于提高比容量。與Mn3+和Ni3+相比，Co3+具有最好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，因為它的八面體位點(diǎn)穩(wěn)定能（OSSE）最低 。

 

　　研究人員發(fā)現(xiàn)鎢在增加鋰電池正極材料的穩(wěn)定性中具有重要作用。W的使用有其特殊的優(yōu)勢。首先，Li2WO4或LixWO3是一種良好的Li+導(dǎo)體，使用W涂層有望在材料表面形成一層薄薄的Li2WO4，這有可能促進(jìn)Li+擴(kuò)散，減少電化學(xué)極化，因此，提高速率性能。此外，直接腐蝕實驗證明，與其他氧化物如MoO3和Nb2O5相比，WO3和Ta2O5具有更強(qiáng)的抗HF侵蝕能力。因此，使用WO3進(jìn)行摻雜和涂層有望形成富含W的層，這將減少電極/電解質(zhì)的副反應(yīng)，以提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而提高循環(huán)穩(wěn)定性，特別是在長期循環(huán)過程。

 

 

　　對于NCM622，使用WO3進(jìn)行涂層，發(fā)現(xiàn)1wt%的涂層具有最好的性能（循環(huán)穩(wěn)定性）。X射線衍射（XRD）結(jié)果顯示，隨著W量的增加，c/a（層狀結(jié)構(gòu)的晶體參數(shù)）和I003/I104（層狀結(jié)構(gòu)中兩個主要晶體面的強(qiáng)度比）的值都下降了，這表明Li/Ni的混合增加了，因為W6+誘發(fā)了從Ni3+到Ni2+的轉(zhuǎn)變。因此，當(dāng)用量為1wt%時，有一個穩(wěn)定而均勻的WO3薄膜，厚度約為3.2nm。這層薄膜有效地抑制了電極/電解質(zhì)的副反應(yīng)，極大地提高了循環(huán)穩(wěn)定性。此外，使用W涂層后也觀察到熱穩(wěn)定性的改善。

 

　　此項研究表明，在鋰電池正極材料中使用鎢進(jìn)行摻雜/涂層是一種有前途的策略，可以改善包括NCM、NCA和超高鎳材料在內(nèi)的層狀結(jié)構(gòu)陰極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。這種改善歸功于鎢和相關(guān)元素的特殊性能。首先，這些元素和氧之間的強(qiáng)結(jié)合有助于在摻雜后獲得更高的體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。第二，由摻雜引起的直接涂層抑制電極/電解液的副反應(yīng)。第三，高價（5+或6+）W可以誘導(dǎo)形成Ni2+，進(jìn)一步到巖鹽。第四，W的摻雜可以擴(kuò)大晶格參數(shù)，從而可以創(chuàng)造一個高離子導(dǎo)電層，有助于速率性能的提高。這些效應(yīng)將減少循環(huán)過程中的結(jié)構(gòu)退化，從而提高循環(huán)的穩(wěn)定性。