通过C/Mn交换探测丰富层状阴极的热驱动结构和化学降解
Xiang Liu1, Gui-Liang Xu1, Liang Yin2
1Chemical Sciences and Engineering Division, Argonne National Laboratory, 9700 South Cass Avenue, Lemont, Illinois 60439, United States.
Journal of the American Chemical Society
|November 4, 2020
概括
,而不是,通过延迟氧气释放,显著提高了富含的氧化层阴极的热稳定性. 这一发现对于开发更安全,更高能量的离子电池至关重要.
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 能量储存
背景情况:
- 多层,,氧化物 (NCM) 阴极对于高能离子电池至关重要.
- 从NCM阴极中释放的热稳定性和氧气存在重大安全风险.
- (Ni), (Mn) 和 (Co) 在NCM稳定性中的作用尚未完全理解,Ni通常被认为是破坏稳定性的,而Mn则是稳定性的.
研究的目的:
- 研究 (Co) 在深度化,富含的NCM阴极的化学和结构稳定性中的特定作用.
- 阐明Co影响热稳定性和氧气释放的机制.
- 重新评估Mn和Co在稳定富含Ni的多层氧化物阴极材料中的广泛接受的作用.
主要方法:
- 富含的LiNi0.83Co0.11Mn0.06O2阴极材料的合成
- 在NCM结构内进行Co/Mn交换.
- 操作同步X射线表征以监测结构变化.
- 在现场进行质谱检测,以检测气体演变 (氧气释放).
主要成果:
- (Co) 含量,而不是 (Mn),显著主导深度化NCM阴极的化学和结构稳定性.
- 在Ni4+之前减少,这有助于通过占用四面体位置来稳定Ni迁移.
- 这种辅助稳定推迟了氧气释放和延迟了热失效,与Mn对Ni4+的有限稳定作用相反.
结论:
- 在增强富含的层氧化物阴极的热稳定性方面起着至关重要的作用,超过了的稳定作用.
- 这些发现挑战了对NCM材料构成效应的传统理解.
- 为了保证高能离子电池的安全运行,重点关注Co的战略组合调整至关重要.
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