低成本的BPO4在现场合成3PO4涂层和B/P-doping提高4.8V循环的硫化物为基础的全固态电池
1Beijing Advanced Innovation Center for Materials Genome Engineering, Institute for Advanced Materials and Technology, University of Science and Technology Beijing, Beijing, 100083, P. R. China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|November 14, 2023
概括
这项研究通过修改富含的分层氧化物阴极 (NCM811) 用Li3PO4涂层和B/P联合剂来增强高压全固态电池 (ASSLB). 修改后的阴极表现出极好的稳定性和循环性,克服了ASSLB性能的主要局限性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 全固态电池 (ASSLB) 的高压循环性受到富层氧化物阴极 (例如NCM811) 的结构损伤和与硫化物电解质 (SE) 的界面反应的限制.
- 现有的NCM811阴极遭受降解和副作用反应,阻碍其在先进的高压电池系统中的应用.
研究的目的:
- 为ASSLBs开发一种经过修改的NCM811阴极材料,以提高在高电压 (≥4.6V) 下的电化学稳定性和循环性.
- 为了解决与硫化物固体电解质配对时,富含Ni的分层氧化物阴极的界面不稳定性和结构降解问题.
主要方法:
- 采用一阶段的现场合成过程,以使用廉价的BPO4作为原材料创建一个修改后的NCM811阴极.
- 修改涉及涂上Li3PO4涂层,并与 (B) 和 (P) 配合,以稳定阴极结构和接口.
主要成果:
- 经过修改的NCM811阴极表现出卓越的电化学性能,包括高初始放电容量200.36 mAh g-1在4.6 V和208.26 mAh g-1在4.8 V.
- 实现了特殊的循环稳定性,阴极在1C下维持2300个循环,每周期衰变率为0.01% (在4.6V) 和1986个循环,每周期衰变率为0.02% (在4.8V).
- 修改后的阴极在广泛的温度范围内表现出了显著的电化学能力,在-20°C和60°C都表现良好.
结论:
- 3PO4涂层有效地防止了界面离子交换,并减少了与硫化物电解质的侧面反应.
- B/P联合剂稳定了NCM811晶格和晶体结构,在高压循环过程中抑制了微裂纹的形成.
- 开发的修改后的NCM811阴极代表了高压ASSLB的重大进步,在各种条件下提供了卓越的稳定性,可循环性和性能.
