题目：锂离子电池镍钴锰系正极材料表面修饰Y2O3的研究

本文主要对商品LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2材料进行表面修饰以改善其性能并对机理进行相关探讨研究。采用共沉淀的方法在LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2材料的表面修饰Y2O3，具体过程如下：在LiOH和LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2的混合溶液中缓慢滴加Y(NO3)3以在材料表面生成Y(OH)3，然后在500℃马弗炉中煅烧，即可得所需的样品。SEM观察发现在光滑的LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2表面均匀分布一层细小的颗粒。XRD测试结果表明表面修饰并未引进其他杂相。电化学性能测试结果表明，充电电压高于4.3V时，与原始LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2相比，Y2O3/ LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2表现出更好的循环性能。同时Y2O3/ LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2表现出较好的倍率性能。循环伏安测试表明Y2O3修饰后材料脱嵌锂的动力学性能更好，可逆性增强，结构相变更加流畅。DSC差热分析表明表面修饰Y2O3后材料的热稳定性能得到提高。XPS测试结果表明，充电至高电位氧的结合能变大，氧化性增强，但并没有发现其它氧化态的表面氧的出现。正极材料与电解液的界面问题对电化学性能的影响至关重要。分别将商品LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2材料以及与Y2O3/ LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2材料在商品电解液浸泡一个月，GC-MS检测结果表明，二者与电解液发生了一系列复杂反应，都检测到CH3OH，CH3OCH3，CH3CHO，CH3(CH)2CH3，不同的是，前者的气相中还出现了CH3CH2CHO和CH3COCH3，CO2。从液相、固相的红外光谱以及拉曼光谱可以看到，Y2O3/ LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2材料与电解液反应生成SEI膜，而LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2材料未检测到明显的SEI膜成分。这说明表面修饰改善材料性能的原因在于Y2O3包覆后能促进稳定的SEI膜生成。本文还将纳米氧化物直接作为电解液的添加剂，研究其与电解液的相关反应，探索氧化物具体所起到的作用。酸碱滴定测试结果表明，各种纳米氧化物会不同程度的降低电解液的PH值，这会溶解在正极材料表面的杂质而改善材料的性能。GC-MS测试纳米氧化物会促进电解液的分解。红外光谱表明在氧化物的表面有SEI膜的成分，因而认为氧化物起到一种类似催化剂的作用，促进了SEI膜的生成。同时研究了酸性电解液对负极材料石墨，集流体以及隔膜的影响。电化学测试结果表明该电解液对负极起到了破坏作用。SEM观察负极集流体表面受到腐蚀，但正极集流体未受影响。红外测试表明酸性电解液对隔膜类物质的结构会造成破坏，拉伸试验表明PE膜的屈服应力大大降低。