本文主要讲述利用等离子体球磨技术将SnO₂高度分散于三元正极材料表面，获得二氧化锡包覆的三元正极材料；同时在等离子体和机械能的协同作用下SnO₂氧空位的含量显著提高，氧空位含量的提高有助于加速充放电过程中电子、离子的传输速率，提高三元正极材料表面的电子电导率，从而实现了电化学性能优异的复合正极材料的设计与制备。

实验方法


图1：采用等离子体辅助球磨技术制备出SnO₂靶向包覆的三元正极复合材料

将NCM523和SnO₂粉末分别按100:0和97:3的质量比进行等离子体辅助球磨，球磨5h后获得的样品分别记为P-milled NCM523和NCM523-3SnO₂。

经等离子体球磨后，NCM523的晶粒发生细化，且仍然保持良好的层状结构。

图2：(a) 原始NCM523、(b) 原始SnO₂、(c) P-milled NCM523和(d) NCM523-3SnO₂的SEM图；(e-h) NCM523-3SnO₂的SEM图及元素分布图；(i-l)NCM523-3SnO₂颗粒截面的SEM图及元素分布图

结论与分析


图3：(a)原始NCM523、(b)P-milled NCM523和(c) NCM523-3SnO₂的恒流充放电曲线；(d)正极材料的首次库伦效率对比

对比充放电曲线可以看出，等离子球磨后NCM523正极的首次放电比容量与首次库伦效率都得到明显提升，分别为171mAh·g-1、84.29%；此外，在50次循环的充放电反应过程中，NCM523-3SnO₂充放电曲线几乎保持完全重合，可逆性显著提高。
图4：等离子球磨后NCM523-3SnO₂的(a)循环性能;(b)库伦效率;(c)倍率性能;(d-e)放电曲线;(f)SiO₂分布结构示意图