高性能单晶丰富多层氧化物阴极材料通过Na2WO4辅助烧结
Jidong Duan1,2, Fengqi Wang1, Mengjie Huang1
1Chengdu Development Center of Science and Technology of CAEP, Chengdu, Sichuan, 610207, P. R. China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|November 27, 2023
概括
一种使用酸辅助的新方法制造出用于电池的单晶丰富层氧化物 (LLO). 这种方法提高了结构稳定性和电化学性能,而不需要复杂的加工,为先进的阴极材料铺平了道路.
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
- 固态化学 固态化学
背景情况:
- 单晶丰富层氧化物 (LLOs) 提供优越的机械性能,以提高离子电池 (LIB) 中的晶体结构稳定性.
- 单晶LLOs的传统合成方法通常涉及过多的盐添加剂和复杂的洗程序,阻碍了可扩展的生产.
- 开发高性能单晶LLO阴极的高效和可扩展的方法仍然是下一代能源存储的关键挑战.
研究的目的:
- 开发一种简化和可扩展的方法,用于制造高性能单晶LLO阴极材料.
- 为了研究硫酸盐 (Na2WO4) 在促进粒子生长和LLO合成期间的表面保护中的作用.
- 探索 (Na) 和 (W) 的梯度兴奋剂对LLOs的结构稳定性和离子导电性的影响.
主要方法:
- 在LLO合成中采用了一种新的酸 (Na2WO4) 辅助烧结技术,最大限度地减少了添加剂的使用,并消除了洗步骤.
- Na2WO4添加剂促进了颗粒的生长,并形成了一个保护性表面层,减轻了阴极-电解质接口的副作用反应.
- 在烧结过程中,Na和W的渐变化进入LLO网格,通过实验和理论分析得到证实.
主要成果:
- 该Na2WO4辅助方法成功地产生了单晶LLOs,其结构完整性得到改善,并抑制了副作用.
- 发现Na和W兴奋剂稳定了晶体结构,并加速了LLO材料内的Li+离子扩散率.
- 合成的单晶LLO阴极表现出优越的电化学性能,在200个循环后保持了82.7%的容量 (相对于65.0%),电压衰变率明显较低 (0.76mV/循环相对于1.80mV/循环).
结论:
- 拟议的Na2WO4辅助烧结方法为生产高性能单晶LLO阴极材料提供了一个高效和可扩展的途径.
- 用Na和W原子进行梯度兴奋剂是一种有效的策略,可以提高LLOs的稳定性和电化学性能.
- 这项研究为开发用于高能量密度离子电池的先进阴极材料提供了有前途的途径.
