In situ 中立化による自己組み立ての単離膜は,超高ニッケルキャソードで三重の安定性を可能にします

科学分野:

• マテリアルサイエンス 材料科学
• 電気化学 電気化学について
• エネルギー貯蔵 エネルギー貯蔵

背景:

• 超高ニッケル層酸化物 (Ni ≥90%) は,リチウムイオン電池 (LIB) の高比容量を提供します.
• これらの材料は,空気安定性の低下,低熱安定性,迅速な容量減少などの大きな課題に直面しています.
• 既存の戦略は,これらの制限を同時に克服するために苦労し,商業化を妨げています.

研究 の 目的:

• 超高ニッケル層の酸化物カトドの空気安定性,耐熱性,電気化学性能を同時に向上させるための新しい戦略を開発する.
• 統合されたインターフェイス保護のための自己組み立て可能な単離導体膜を設計する.
• 先進的なLIBsのためのスケーラブルで工業的に実行可能な経路を提供すること.

主な方法:

• 水嫌性と熱安定性 (>445°C) を有する自己組み立て可能な単離導体膜の合理的な設計と工学.
• LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2 (NCM9055) カソドの残留LiOH/Li2CO3でインシトゥー中和のためにN-シアノ-スルフォナミド群を使用する.
• PF6-アニオンに対するドナン排除による自己組み立て保護コーティングの形成.

主要な成果:

• NCM9055に自己組み立て保護コーティングが形成され,水性およびアニオン排除を高めました.
• 3.5AhのNCM9055/Grポーチ電池は500サイクル後に94.97%の容量保持を示しました.
• 熱流出の発生温度が124.2°Cから158.2°Cに大幅に上昇した.

結論:

• エンジニアリングされた膜は,超高ニッケル層の酸化カソドの重要なボトルネックに効果的に対処します.
• この統一されたインタフェースエンジニアリングパラダイムは,安全で長寿でエネルギー密度が高いLIBsのためのスケーラブルなソリューションを提供します.
• この研究は,先進的なバッテリー技術の商業的な展開のための有望な経路を示しています.