通過(guò)在三元材料晶格中摻雜一些金屬離子和非金屬離子不僅可以提高電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率，提高電池的輸出功率密度，而且可以同時(shí)提高三元材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

（尤其是熱穩(wěn)定性）。常見(jiàn)的摻雜元素有Al、Mg.Ti、Zr、F，不同元素的摻雜，作用有所不同。

(1)Mg摻雜的作用

當(dāng)采用不等價(jià)陽(yáng)離子摻雜時(shí)，會(huì)導(dǎo)致三元材料中過(guò)渡金屬離子價(jià)態(tài)的升高或降低，產(chǎn)生空穴或電子，改變材料能帶結(jié)構(gòu)，從而提高其本征電子電導(dǎo)率。Fu等合成了Mg抖摻雜的Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)1-xMgxO2。他們認(rèn)為，Mg2+取代C03+，當(dāng)摩爾分?jǐn)?shù)x(Mg2_)=0.03時(shí)，電子電導(dǎo)率較未摻雜材料提高了近100倍，電化學(xué)性能最優(yōu)。在3.0～4.3V電壓區(qū)間、SC倍率下，首次放電比容量可以達(dá)到155mA·h·g-1。同時(shí)，適當(dāng)量的Mg摻雜能夠顯著提高材料的循環(huán)穩(wěn)定性。

P.-Y.Liao等人研究了Mg摻雜鎳基LiNi0.6-yCo0.25Mn0.15MgyO2材料，討論了Mg含量對(duì)材料局部結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。他們的研究表明隨著Mg2+的增加，晶胞參數(shù)縱c增加，而且使Ni的氧化態(tài)增加(rN12+=0.72A，rNi3+=0.56A，‰。2+=0.72A)，Mg斗摻雜對(duì)Co，Mn價(jià)態(tài)影響不大。Mg外摻雜大大改進(jìn)了電池的循環(huán)性能，降低了電極極化（電壓曲線），當(dāng)x(Mg2+)=0.03時(shí)有最好的性能，在室溫和55℃時(shí)，30次循環(huán)的容量保持率由77%和63%增加到93%。采用高能同步加速器X射線吸收光譜(XAS)研究了材料過(guò)渡金屬的價(jià)態(tài)和局部環(huán)境。X射線近吸收邊結(jié)構(gòu)(XANES)說(shuō)明，Ni、Co、Mn初始價(jià)態(tài)分別為2+/3+，3+和4+，XAS研究表明，充電至5.2V時(shí)，主要的氧化還原反應(yīng)是Ni2+/Ni3+氧化成Ni4+，XANES結(jié)果也證明脫鋰時(shí)Ni-0鍵長(zhǎng)大大縮短，而Co-0，Mn-0鍵長(zhǎng)的變化較小。也進(jìn)一步揭示所有第二層M-M間距離的降低是由于金屬離子的氧化，并且造成d軸縮短。

(2)Mg/Al摻雜

S.W.Woo采用Al和Mg對(duì)Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1-x-yAlxMgy]O2進(jìn)行摻雜，并研究了摻雜對(duì)材料電化學(xué)性能的影響，研究結(jié)果表明隨著Al和／或Mg摻雜量的增加，降低了

Li[Nio.8Coo-Mno．)AlxMgy]O，陽(yáng)離子混排程度，改進(jìn)了電化學(xué)循環(huán)性能和熱穩(wěn)定性，主要是由Al和／或Mg進(jìn)入到主1本材料晶格，穩(wěn)定了材料的結(jié)構(gòu)。給出了不同摻雜量材料的熱分析曲線，由圖可見(jiàn)，涂層大大降低了氧的析出。Al/Mg共摻雜更好地抑制了氧的析出。給出Al和Mg單獨(dú)摻雜對(duì)熱穩(wěn)定性的影響，Al摻雜對(duì)熱穩(wěn)定性影響更明顯，隨著Al摻雜量的增加熱分解溫度升高。

(3)Mg/F共摻雜

Ho-SukShin等人研究了Mg和F對(duì)Li[Ni0.4Co0.2Mn0.40]O2材料的摻雜改性。他們的研究結(jié)果表明，進(jìn)行Mg摻雜后，Li/Li[Ni0.4CoMn。.36Mg0.04]01.92F0.08電池在2.8～4.6V電壓范圍，以20mA·h·g-1電流密度進(jìn)行充放電，比容量可達(dá)189mA·h·g-1，雖然摻雜后初始容量有所降低，但50次循環(huán)沒(méi)有衰減，沒(méi)有摻雜的樣品衰減8%，僅摻雜Mg的樣品比容量達(dá)194mA·h·g-1，50次循環(huán)容量保持率為96%。他們認(rèn)為容量降低的原因是由于在Li[Ni0.4C00.2Mrr0.36Mg0.04]01.92F0.08中Li-F(577kJ-moC)比11-0(341kJ'moC)有更強(qiáng)的鍵能。性能改進(jìn)主要是Mg/F的摻雜降低了由于HF對(duì)材料的腐蝕，降低了Co的溶解。采用1C(170mA．h'g-1)充放電，充電電壓截至4.5V,100次循環(huán)的保持率達(dá)97%，遠(yuǎn)高于未摻雜的87%和僅摻Mg的91%0F摻雜改進(jìn)循環(huán)性能的原因還有降低的電解液/電極界面電阻，未摻雜樣品首次R“為129Q，但20次時(shí)增加到343Q。而摻雜樣品的首次Rct和20次的R。，分別為80Q和97QORct變化的主要有原因有兩個(gè)：一是由于活性離子由于酸的腐蝕在電解液／電極界面發(fā)生溶解，其次是由于電極與電解液反應(yīng)在電極表面形成不同組分和厚度的膜，膜的阻抗相對(duì)Rct小許多。由于M-F的鍵能強(qiáng)于M-O，所以抑制了Co的溶解。由于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性使材料熱1定性也得到較大的提高，放熱峰由281℃提高到316℃，反應(yīng)熱由2257J．曠，降為1300J'g-1。他們推測(cè)主要是由于F摻雜改變了材料表面性質(zhì)和提高了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

(4)Al摻雜

Al摻雜可以很好改進(jìn)三元材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性。2hou研究了不同Al含量替代Co對(duì)脫鋰LiNi3MnCoc_z)Alz0材料與電解液高溫反應(yīng)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Al替代Co，當(dāng)Al含量>0.06（摩爾比）時(shí)與電解液的反應(yīng)小于尖晶石LiMn20。與電解液的反應(yīng)。當(dāng)Al含量為0.1（摩爾比）時(shí)，有很好的安全性能。Ding的研究表明，當(dāng)用0.06的Al替代LiNil/3Mn，肥zCoi，，Alz02中Mn時(shí)，材料有很好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和循環(huán)性能。