在单晶LiNi_0.9Co_0.05Mn_0.05O₂阴极中限制平面滑动,通过结合批量和表面修改策略来实现

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
• 固态化学 固态化学

背景情况:

• 富含的单晶阴极材料由于分层裂变和异型晶格应变而遭受退化.
• 这种降解会对离子电池的循环和性能产生不利影响.

研究的目的:

• 设计一个单晶LiNi_0.9Co_0.05Mn_0.05O₂ (SC90) 阴极,具有增强的化学机械性能和改进的循环性.
• 通过多尺度表征和理论计算,研究改善稳定性的机制.

主要方法:

• 将MgO₆八面体和BO₄四面体纳入SC90网格.
• 形成一个稳定的Mg₃(BO₃) ₂表面层.
• 多尺度的in/ex situ表征和理论计算.

主要成果:

• 集成的MgO₆和BO₄单元诱导"钉钉效应",减少平面滑动和分层裂纹.
• Mg₃(BO₃) ₂涂层抑制了寄生反应,保持了快速的扩散.
• 在5°C的300个循环后,定制的SC90阴极实现了~88%的容量保留,显著超过原始材料 (~60%).
• 一个袋式的全细胞在500个循环后显示了90%的容量保留.

结论:

• "钉钉效应"有效地防止了Ni-丰富的单晶阴极的板块滑动和结构恶化.
• 这一策略为设计具有卓越电化学性能和耐用性的先进超高Ni单晶阴极提供了有前途的方法.