自90年代以來，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(shè)備的首選移動電源。然而，近年來便攜式電子設(shè)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(yīng)用領(lǐng)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(xué)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(yīng)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 )。基于上述研究，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(xué)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(yīng)而產(chǎn)生低價錳。副反應(yīng)的發(fā)生導(dǎo)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(shù)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(yīng)得到抑制，循環(huán)性能表現(xiàn)出明顯提高。