構造とインタフェースの設計は,安定したリチウム豊富なカソッドを可能にします
Chunyu Cui1, Xiulin Fan2, Xiuquan Zhou3
1Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of Maryland, College Park, Maryland 20742, United States.
Journal of the American Chemical Society
|April 23, 2020
まとめ
リチウムイオン電池の性能を向上させる新しい O2構造のカソッドと 酸化電解質の組み合わせです この設計は,高エネルギーアプリケーションの初期クーロンビック効率とサイクル安定性を改善します.
科学分野:
- 材料科学
- 電気化学
- エネルギー貯蔵
背景:
- リチウムの豊富な層の酸化カトドは,リチウムイオン電池の理論上のエネルギー密度が高い.
- O3構造のカトードは,初期クーロンビック効率の低いこと,電圧の衰え,酸素の放出と金属の移動による安定性の低下などの課題に直面しています.
研究 の 目的:
- リチウムの豊富な層の酸化物におけるO3構造のカトドの限界を克服するために.
- 高エネルギーリチウムイオン電池の安定性と性能を向上させる
主な方法:
- 安定したO2構造のLi$_{1.2}$Ni$_{0.13}$Co$_{0.13}$Mn$_{0.54}$O$_{2}$ (O2-LR-NCM) カソード材料を使用した.
- 完全にフッ素化された電解質を使用した.
- フッ化カトド-電解質インターフェーズ (CEI) の in situ 形成を調査した.
主要な成果:
- O2-LR-NCM構造は,移行金属の移動を効果的に制限しました.
- 酸化CEIは構造的移行と酸素の放出を抑制し,移行金属の酸化還元カップルを保護しました.
- 高い初期クーロンビック効率99.82%,サイクル効率99.9%,可逆容量278mAh/g,100サイクル後に容量保持83.3%を達成した.
結論:
- O2構造のカトドとフルオリンの電解質の相乗効果は,リウムの豊富な層の酸化物の安定性と電気化学的性能を大幅に改善します.
- このアプローチは,次世代の高エネルギーリチウムイオン電池の開発に有望な戦略を提供します.
