Desarrollo reciente en los procesos de preparación de materiales catódicos de óxido en capas ricos en Ni y sin Co

Área de la Ciencia:

• Ciencia de materiales
• Electroquímica
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• Las baterías de iones de litio (LIB) dominan el almacenamiento de energía, pero enfrentan desafíos con la escasez y el costo del cobalto (Co).
• Los materiales catódicos de óxido en capas ricos en Ni y sin cobalto están surgiendo como una alternativa sostenible.
• El papel del cobalto en los cátodos convencionales es complejo, mitigando el desorden catiónico pero causando inestabilidad.

Objetivo del estudio:

• Proporcionar una revisión integral de los materiales catódicos de óxido en capas ricos en Ni y sin Co.
• Resumir los avances recientes en los procesos de preparación y la optimización del rendimiento.
• Destacar las estrategias para superar los desafíos de los materiales sin Co, como la inestabilidad estructural y electroquímica.

Principales métodos:

• Revisión de las estrategias de regulación de la composición, ingeniería de superficies y diseño estructural.
• Discusión detallada de las técnicas de preparación química húmeda y de estado sólido.
• Análisis de métodos para mitigar la mezcla de cationes Li/Ni y las transiciones de fase estructural.

Principales resultados:

• La eliminación del cobalto puede exacerbar los problemas relacionados con el Ni-rico, afectando la estabilidad estructural y electroquímica.
• Los materiales ricos en Ni y sin Co optimizados demuestran una mejor retención de capacidad, integridad estructural y estabilidad térmica.
• Los métodos químicos húmedos ofrecen un control preciso, mientras que las técnicas de estado sólido proporcionan escalabilidad industrial.

Conclusiones:

• Los materiales catódicos de óxido en capas ricos en Ni y sin Co muestran una promesa significativa para vehículos eléctricos y almacenamiento de energía a escala de red.
• La investigación futura debe centrarse en procesos simplificados, acoplamiento sinérgico de múltiples tecnologías y diseño basado en datos.
• Abordar los problemas relacionados con el Ni-rico es crucial para la comercialización de estos materiales de batería sostenibles.