一种实用且可持续的无Ni/Co高能电极材料:纳米结构的LiMnO

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
• 可持续能源 可持续能源

背景情况:

• 没有 (Ni) 和 (Co) 的高能正极材料对于可持续的离子电池 (离子电池) 生产和供应链至关重要.
• 尽量减少对环境的影响是开发替代电池化学的关键驱动力.
• 基于 (Mn) 的材料丰富且具有成本效益,使其对下一代电池具有吸引力.

研究的目的:

• 为了合成和表征纳米结构的LiMnO2与orthorhombic/monoclinic分层域用于增强存储.
• 研究合成的LiMnO2材料的电化学特性和储存机制.
• 为离子电池开发一种可持续的,高能耗和成本效益的正极材料,而不依赖Ni或Co.

主要方法:

• 采用高能机械削技术,将变态稳定,离子失序的岩盐LiMnO2转化为分离域的分层LiMnO2.
• 进行了电化学循环,以评估的储存特性,包括能量密度和电压歇斯底里.
• 为了指导合成,确定了不同LiMnO2多态的结构性质关系.
• 开发了一种更简单的合成方法,避免了转基因稳定前体和高能磨削.
• 使用酸涂层和高度缩的电解质来提高循环性并抑制Mn溶解.

主要成果:

• 合成的纳米结构的LiMnO2实现了820 W h kg-1的能量密度,具有高可逆容量和低电压歇斯底里.
• 循环过程中的电压衰减,这是基于Li-excess Mn的材料中常见的问题,被显著减轻.
• 另一种更简单的合成方法成功地产生了具有所需域结构和表面积的LiMnO2.
• 当使用缩电解质和酸盐涂层时,观察到含域LiMnO2的循环性得到改善,有效抑制Mn溶解.

结论:

• 具有层级域的纳米结构LiMnO2为高能,可持续的离子电池提供了可行的途径.
• 开发的合成和材料修改策略有效地解决了诸如电压衰变和Mn溶解等挑战.
• 这项研究为实用,低成本的可充电电池铺平了道路,这些电池利用了丰富的资源,没有Ni和Co.