鋰離子電池以其高能量密度和穩(wěn)定的循環(huán)性能成為眾多便攜式電子設備的首選移動電源。然而，近年來便攜式電子設備以及電動汽車的飛速發(fā)展對現(xiàn)有移動電源提出了更高的要求，進一步提升鋰離子電池的能量密度和循環(huán)壽命成為鋰離子電池應用領域的重要研究方向。在眾多進一步提高鋰離子電池性能的研究中，表面包覆曾一度成為提高鋰離子電池循環(huán)穩(wěn)定性的重要手段，并得到廣泛認可。然而，傳統(tǒng)的包覆方法仍有一定的局限性，如包覆層易團聚、包覆厚度難以精確控制等。

 

南加州大學周崇武教授課題組房昕博士等曾首次將原子層沉積方法應用于超薄氧化鋁包覆鎳錳酸鋰5V正極的研究中，使得鋰離子電池的能量密度和循環(huán)性能得以同時提高：原子層沉積的方法將包覆厚度精確控制在納米量級，且可用于已成膜的電極包覆；而鎳錳酸鋰作為最有前景的高電壓正極材料，可以將電池工作電壓提高20%-30%，從而提高電池的能量密度。文章以封面形式發(fā)表于Energy Technology (DOI: 10.1002/ente.201300102 )?；谏鲜鲅芯?，周崇武教授課題組與勞倫斯伯克利國家實驗室Marca Doeff博士研究團隊及弗吉尼亞理工大學林鋒教授合作，利用X射線吸收譜和電子能量損失譜對超薄氧化鋁包覆層在鎳錳酸鋰循環(huán)中的作用進行了深入探索。對比發(fā)現(xiàn)，超薄包覆過的電極在循環(huán)中更容易保持原有的氧化態(tài)，而未經(jīng)包覆的電極表面在高壓循環(huán)過程中易與電解液發(fā)生副反應而產(chǎn)生低價錳。副反應的發(fā)生導致鎳錳酸鋰阻抗增加，庫侖效率降低，循環(huán)性能下降。利用原子層沉積技術對極片進行氧化鋁包覆，克服了傳統(tǒng)的絕緣層包覆易增加電池內(nèi)阻的弊端，包覆厚度精確調(diào)控到2納米以內(nèi)，正常的鋰離子和電子傳輸?shù)靡员３郑姌O表面與電解液的副反應得到抑制，循環(huán)性能表現(xiàn)出明顯提高。