高的岩盐表面层稳定了超高Ni单晶阴极
Zhongxing Xu1,2, Xinghan Chen1,3, Wenguang Fan1
1School of Advanced Materials, Peking University, Shenzhen Graduate School, Shenzhen 518055, P. R. China.
ACS nano
|November 28, 2024
概括
一种新的高涂层策略增强了离子电池的超高单晶阴极材料. 这种方法改善了离子扩散和稳定性,提高了电池的性能和寿命.
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:
- 单晶Ni-丰富的分层氧化物由于结构稳定性,对离子电池有很大的希望.
- 然而,缓慢的离子扩散和接口问题限制了性能,特别是在超高Ni (≥90%) 阴极中.
- 这些挑战威胁着单晶超高Ni层氧化物阴极的实际应用.
研究的目的:
- 为了解决超高Ni单晶正极材料的局限性.
- 为了增强离子扩散动力学和抑制界面降解.
- 为了提高这些先进的电池材料的整体速度和循环性能.
主要方法:
- 开发使用Zr和Al兴奋剂的高涂层策略.
- 在LiNi0.92Co0.05Mn0.03O2.2上构建一个表轴,晶格连贯的高岩盐层 (∼3nm) 在现场.
- 修改过的正极材料 (SC-Ni92-ZA) 的特性及其电化学性能的评估.
主要成果:
- 高的岩盐表面层显著改善了离子扩散动力学.
- 寄生界面反应和表面结构退化被有效地抑制.
- 该SC-Ni92-ZA阴极显示了增强的速率能力 (127.5mAhg-1在20C) 和循环稳定性 (74.9%的保留在半电池中在1C下500个循环后).
- 在全细胞配置中,SC-Ni92-ZA在1C的600个循环后保持了87.1%的容量.
结论:
- 表轴格子连贯高涂层策略是稳定超高Ni单晶阴极的可行方法.
- 该方法为开发高级离子电池的高容量,长寿命阴极材料提供了有前途的途径.
- 量身定制的表面修改有效地克服了下一代电池化学的关键局限性.
