实现用于离子电池的O3型分层氧化物阴极的长期循环稳定性
Guohua Zhang1, Yuheng Gao2, Ping Zhang1
1Institute of New Energy for Vehicles, Shanghai Key Laboratory for R&D and Application of Metallic Functional Materials, School of Materials Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 201804, China. ryzhang@tongji.edu.cn.
Materials horizons
|June 13, 2024
概括
研究人员开发了一种用于离子电池 (SIB) 的新阴极材料,可以提高稳定性和容量. 这种Li/Sn共同替代的O3型层氧化物 (LSNFM) 材料提高了循环性能,为实际的SIB应用铺平了道路.
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
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 由于其高容量和易于合成,O3型层氧化物是离子电池 (SIB) 的有希望的阴极材料.
- 然而,SIBs因不可逆转的相位过渡而遭受容量损失和循环稳定性差.
研究的目的:
- 设计一种新的Li/Sn共同替代O3型阴极材料 (LSNFM),以提高SIB的结构稳定性和电化学性能.
- 研究Li+和Sn4+替代对电子结构和氧化还原行为的协同效应.
主要方法:
- 合成 Li/Sn 同位置 O3-Na0.95Li0.07Sn0.01Ni0.22Fe0.2Mn0.5O2 (LSNFM) 阴极材料的合成.
- 电化学表征,包括在各种C率下进行循环稳定性测试.
- 现场/现场表征技术和密度函数理论 (DFT) 计算以阐明基本机制.
主要成果:
- 由于高压过渡金属离子氧化还原活性,LSNFM电极表现出27.2%的容量增加.
- 实现了优异的长期循环稳定性,在1C的500个循环后保持了84.0%的容量,在5C的2000个循环后保持了84.7%.
- +和Sn4+共同替代有效调节电子结构,抑制有害的Mn氧化还原活性,并增强结构可逆性.
结论:
- 在O3型层氧化物中Li+和Sn4+共同替代的协同效应为SIB开发稳定和高性能阴极材料提供了可行的策略.
- 这项工作通过精确控制电子结构,为设计长周期生命周期的阴极材料提供了一个新的范式.
- 开发的LSNFM材料显示了实用的离子电池应用的巨大潜力.
