在化和共同沉合成步骤后对Zr-Doped Ni-Rich 阴极材料进行全面研究
Mattia Colalongo1,2, Basit Ali2, Isaac Martens1
1European Synchrotron Radiation Facility,71 Avenue des Martyrs, 38000 Grenoble, France.
ACS applied materials & interfaces
|May 20, 2024
概括
兴奋剂提高了丰富的氧化物 (NMC811) 在离子电池中的性能. 同沉合成有效地将Zr纳入NMC811结构,提高容量和循环寿命.
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
- 电池技术 电池技术
背景情况:
- 像NMC811这样的富含的分层氧化物对高能离子电池具有前景.
- 这些材料在循环过程中经历了显著的容量衰减,特别是在高化状态下.
- 硫兴奋剂被探索为减轻性能降低的战略.
研究的目的:
- 研究 (Zr) 兴奋剂对NMC811阴极材料的影响.
- 为了比较Zr兴奋剂的两种合成方法:共同沉 (cp) 和固态 (ss).
- 量化Zr吸收及其对电化学性能的影响.
主要方法:
- 通过共同沉 (0.1%-Zr-cp) 和固态 (0.1%-Zr-ss) 路径合成Zr-doped NMC811.
- 同步射线X射线衍射 (XRD) 和X射线吸收光谱 (XAS) 用于晶体分析.
- 电化学循环测试,以评估特定容量和容量保持.
主要成果:
- 在0.1%-Zr-cp样本中证实了晶体Zr吸收,Zr替代过渡金属位点.
- 与0.1%-Zr-ss样本相比,0.1%-Zr-cp样本显示出更好的特定容量 (156 vs 149 mAh/g) 和容量保留 (85% vs 82%在100个循环后).
- 在0.1%-Zr-ss样本中,Zr没有扩散到NMC811结构中,形成了一个单独的相,导致性能改善较小.
结论:
- 共同沉是一种在NMC811阴极中实现有效Zr兴奋剂的优质方法.
- 在过渡金属部位的Zr兴奋剂显著提高了NMC811的电化学稳定性和循环寿命.
- 这项研究强调了合成途径对于优化离子电池中化阴极材料的重要性.
