即使鋰離子電池經(jīng)過多年的發(fā)展，日本仍然緊緊占據(jù)著高端鋰離子電池材料市場，例如目前市場上火熱的NCA材料，日本材料廠家提供的材料在穩(wěn)定性和循環(huán)壽命上仍要明顯優(yōu)于國產(chǎn)材料，并且日本在最新高性能材料技術(shù)方面，對中國實施嚴(yán)格的技術(shù)封鎖，使得中國高端鋰電產(chǎn)業(yè)的命脈掌握在別人手中，一旦國際形式發(fā)生變化，中國鋰電行業(yè)將面臨巨大的沖擊，因此國內(nèi)材料廠家需要加大研究投入，盡快縮短國內(nèi)材料水平與日韓的差距。
NCM622材料是目前較為常用的高鎳NCM材料之一，材料的容量可大180mAh/g以上，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的LiCoO2材料，但是由于材料Ni含量較高，因此導(dǎo)致材料的熱穩(wěn)定降低，影響材料的循環(huán)壽命，因此研究人員開發(fā)了多種方法提高NCM622材料的循環(huán)穩(wěn)定性，例如表面包覆、元素?fù)诫s和電解液添加劑等方式。
日本的日立公司的Naoki Kimura等人基于元素?fù)诫s的研究，開發(fā)了一種Mo摻雜NCM622材料，該材料在循環(huán)3000次后，容量保持率達(dá)到87%，相比于未摻雜的NCM622材料，循環(huán)性能得到了顯著的提升。
實驗中Naoki Kimura以LiOH，NiO，Co3O4，MnO2和MoO3為原料，利用高溫固相法合成了NCM622材料，正負(fù)極材料分別制成極片后，組裝成為方形疊片電池，電解液采用EC和DEC體系，并添加少量VC和PS。在2C的倍率下循環(huán)3000次，SOC范圍25%-75%，每500次測量一次全容量(0.5C，2.5-4.2V)。
電化學(xué)測試發(fā)現(xiàn)，Mo摻雜使得材料的比容量下降，這主要是因為Mo元素沒有電化學(xué)活性，但是Mo摻雜NCM622材料卻表現(xiàn)出了良好的循環(huán)性能，3000次循環(huán)后容量保持率為87%，相比于為摻雜NCM622材料的79%提高了8%。
為了研究NCM622電池在循環(huán)過程中的衰降機理，Naoki Kimura對循環(huán)后的電池進(jìn)行了拆解研究，研究發(fā)現(xiàn)在經(jīng)過3000次循環(huán)后，無論是Mo摻雜NCM622材料，還是純NCM622材料，其比容量和倍率性能均未發(fā)生明顯的變化，表明NCM622材料在循環(huán)過程中幾乎沒有發(fā)生結(jié)構(gòu)變化和衰降。
進(jìn)一步的研究揭示了NCM622電池循環(huán)衰降的真正機理，通過三電極電池的研究，發(fā)現(xiàn)在循環(huán)過程中正負(fù)極的工作電壓范圍都發(fā)生了漂移，首先是負(fù)極材料電壓向更高范圍漂移，從而導(dǎo)致了正極材料的工作電壓下限隨之提高，從而導(dǎo)致正極容量發(fā)揮下降。
而Mo摻雜的NCM622電池，電壓漂移要小于未摻雜的NCM622電池，對兩者負(fù)極的SEI厚度進(jìn)行分析，Mo摻雜NCM622電池的負(fù)極SEI膜厚度為10nm左右，而未摻雜的NCM622電池的負(fù)極SEI厚度未為20nm左右，更薄的SEI膜意味著更少的電壓漂移和更少的Li消耗，因此Mo摻雜NCM622電池的容量保持率就明顯的高于未摻雜的NCM622電池。
對該現(xiàn)象的機理進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，Mo元素會從正極溶解，遷移到負(fù)極表面并析出，Mo元素的存在抑制了電解液的分解和SEI厚度的增加。
Naoki Kimura的研究不但發(fā)現(xiàn)了提高NCM622材料循環(huán)壽命的有效方法，還進(jìn)一步深入揭示了該方法的作用機理，為我們進(jìn)一步研究提升NCM材料循環(huán)壽命指明了研究方向。 
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