基于Li2CO3的牺牲性阴极预化剂的格子工程,用于提高离子电池全电池的能量密度
Yuanlong Zhu1,2, Yilong Chen1, Jianken Chen1
1State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid Surfaces, Department of Chemistry, College of Chemistry and Chemical Engineering, Xiamen University, Xiamen, 361005, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|December 20, 2023
概括
离子电池全电池受益于牺牲阴极预化,使用一种新型的Co-doped Li$_{2}$$CO$_{3}$复合材料. 这种材料通过改善补偿和导电性来提高能量密度和循环寿命.
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:
- 牺牲性阴极预化对于通过解决活跃损失来提高离子电池全电池能量密度至关重要.
- 碳酸 (Li2CO3) 具有较高的理论容量和稳定性,但电导性差,限制了其作为预化剂的使用.
研究的目的:
- 开发一种改进的基于Li2CO3的预化剂,具有增强的导电性和电化学性能.
- 为了设计一个复合材料,Co-Li$_{2}$CO$_{3}$@LCO,通过Li$_{2}$CO$_{3}$的晶格修改.
主要方法:
- 通过用Co替换Li位点并诱导Li缺陷来进行Li的晶格工程,用球磨LiCoO (LCO) 制造一个复合材料.
- 复合材料电子结构的表征,包括带隙和Li─O键强度.
- 作为NCM-811基于全细胞的预化剂的Coli-Li_{2}$CO$_{3}$@LCO复合物的电化学测试.
主要成果:
- 开发的Co-Li$_{2}$CO$_{3}$@LCO复合材料显示了减少的带隙和Li─O债券强度.
- Li$_{2}$CO$_{3}$的预化潜力被显著降低到大约4.25V与Li/Li$^{+}$相比,使补偿能力超过600 mAh g$^{-1}$.
- 采用5%重量的Co-Li$_{2}$CO$_{3}$@LCO的全电池实现了235Wh kg$^{-1}$的能量密度,并在1000个循环后保持了88%的容量.
结论:
- Co-Li_{2}$CO_{3}$@LCO复合物通过Li缺陷和Co doping的协同效应有效地克服了Li的导电性限制.
- 这种工程材料显著提高了离子电池全电池的性能,证明了改善能量密度和循环稳定的可行策略.
