单晶P2-Na0.67Mn0.67Ni0.33O2 阴极材料可提高离子电池的循环稳定性
Venkat Pamidi1, Carlos Naranjo1, Stefan Fuchs1,2
1Helmholtz Institute Ulm (HIU) Electrochemical Energy Storage, Helmholtzstraße 11, Ulm 89081, Germany.
ACS applied materials & interfaces
|May 8, 2024
概括
单晶P2型Na0.67-δMn0.67Ni0.33O2 (NMNO) 层层的氧化物阴极显示了较好的循环稳定性和离子电池的容量保留. 这一进步解决了能源密度和材料不稳定的关键局限性,用于实际应用.
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:
- 层状氧化物是离子电池的有希望的阴极材料,因为它们的容量,可扩展性和成本.
- 实际应用受到低能量密度,不稳定性和低循环性能的阻碍.
- P2型Na0.67-δMn0.67Ni0.33O2 (NMNO) 是该类的一个关键材料.
研究的目的:
- 合成和评估多晶 (PC) 和单晶 (SC) NMNO阴极材料.
- 研究改善离子电池NMNO稳定性和性能的方法.
- 探索使用水性结合剂进行成本效益高的电极制造.
主要方法:
- 对于PC和SCNMNO的固态合成路径.
- 物理化学和电化学性能评估.
- 分析体积变化和热稳定性的分析.
- 对PC-NMNO电极的水性结合剂 (碳甲基纤维素,三甲酸) 的研究.
主要成果:
- SC-NMNO (12.7微米平均颗粒大小) 显示出优越的循环稳定性,在1C的175个循环后,容量保留率比PC-NMNO高47%.
- 与PC-NMNO (1.4%) 相比,SC-NMNO的体积变化较小 (1.0%),减轻了裂纹.
- SC-NMNO显示略有增强的热稳定性.
- PC和SC NMNO都表现出良好的空气和水稳定性,适合环境处理和水处理.
- 带有水性结合剂的PC-NMNO比PVDF显示出更好的结合强度和电化学性能,这表明成本降低潜力.
结论:
- 单晶P2型NMNO为离子电池提供了显著改善的循环稳定性和容量保留.
- 减少音量变化和增强接口稳定性有助于SC-NMNO的卓越性能.
- 水性结合剂为NMNO材料的电极制造提供了可行且具有成本效益的替代品.
