通過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率和離子電導率，提高電池的輸出功率密度，而且可以同時提高三元材料結構的穩(wěn)定性

（尤其是熱穩(wěn)定性）。常見的摻雜元素有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

當采用不等價陽離子摻雜時，會導致三元材料中過渡金屬離子價態(tài)的升高或降低，產(chǎn)生空穴或電子，改變材料能帶結構，從而提高其本征電子電導率。Fu等合成了Mg抖摻雜的Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)1-xMgxO2。他們認為，Mg2+取代C03+，當摩爾分數(shù)x(Mg2_)=0.03時，電子電導率較未摻雜材料提高了近100倍，電化學性能最優(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到155mA·h·g-1。同時，適當量的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含量對材料局部結構和電化學性能的影響。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Co，Mn價態(tài)影響不大。Mg外摻雜大大改進了電池的循環(huán)性能，降低了電極極化（電壓曲線），當x(Mg2+)=0.03時有最好的性能，在室溫和55℃時，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)研究了材料過渡金屬的價態(tài)和局部環(huán)境。X射線近吸收邊結構(XANES)說明，Ni、Co、Mn初始價態(tài)分別為2+/3+，3+和4+，XAS研究表明，充電至5.2V時，主要的氧化還原反應是Ni2+/Ni3+氧化成Ni4+，XANES結果也證明脫鋰時Ni-0鍵長大大縮短，而Co-0，Mn-0鍵長的變化較小。也進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Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1-x-yAlxMgy]O2進行摻雜，并研究了摻雜對材料電化學性能的影響，研究結果表明隨著Al和／或Mg摻雜量的增加，降低了

Li[Nio.8Coo-Mno．)AlxMgy]O，陽離子混排程度，改進了電化學循環(huán)性能和熱穩(wěn)定性，主要是由Al和／或Mg進入到主1本材料晶格，穩(wěn)定了材料的結構。給出了不同摻雜量材料的熱分析曲線，由圖可見，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單獨摻雜對熱穩(wěn)定性的影響，Al摻雜對熱穩(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Li[Ni0.4Co0.2Mn0.40]O2材料的摻雜改性。他們的研究結果表明，進行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電流密度進行充放電，比容量可達189mA·h·g-1，雖然摻雜后初始容量有所降低，但50次循環(huán)沒有衰減，沒有摻雜的樣品衰減8%，僅摻雜Mg的樣品比容量達194mA·h·g-1，50次循環(huán)容量保持率為96%。他們認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)有更強的鍵能。性能改進主要是Mg/F的摻雜降低了由于HF對材料的腐蝕，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97%，遠高于未摻雜的87%和僅摻Mg的91%0F摻雜改進循環(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：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在電極表面形成不同組分和厚度的膜，膜的阻抗相對Rct小許多。由于M-F的鍵能強于M-O，所以抑制了Co的溶解。由于結構的穩(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℃，反應熱由2257J．曠，降為1300J'g-1。他們推測主要是由于F摻雜改變了材料表面性質(zhì)和提高了結構穩(wěn)定性。

(4)Al摻雜

Al摻雜可以很好改進三元材料的結構穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性。2hou研究了不同Al含量替代Co對脫鋰LiNi3MnCoc_z)Alz0材料與電解液高溫反應的影響。研究發(fā)現(xiàn)，當Al替代Co，當Al含量>0.06（摩爾比）時與電解液的反應小于尖晶石LiMn20。與電解液的反應。當Al含量為0.1（摩爾比）時，有很好的安全性能。Ding的研究表明，當用0.06的Al替代LiNil/3Mn，肥zCoi，，Alz02中Mn時，材料有很好的結構穩(wěn)定性和循環(huán)性能。