亚纳诺Al2O3涂层用于LiNi的动力学和稳定性优化0.83Co0.12Mn0.05O2通过O3基于原子层沉积的涂层
Jiawei Li1, Jianhua Wu1, Mingxuan Wang1
1State Key Laboratory of Intelligent Manufacturing Equipment and Technology, School of Mechanical Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, Hubei 430074, People's Republic of China.
ACS applied materials & interfaces
|January 2, 2025
概括
本研究比较了两种原子层沉积 (ALD) 方法,用于涂覆,,,氧化物 (NCM83) 阴极. 基于臭氧的ALD提供了对电解质腐蚀的优越保护,显著提高了电池循环稳定性和性能.
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
- 表面化学 表面化学
背景情况:
- 富含Ni的LiNiCoMnO2阴极 (NCM) 由于电解质腐蚀而迅速降解,限制了电池的寿命.
- 表面修改对于提高NCM阴极的电化学性能和稳定性至关重要.
- 原子层沉积 (ALD) 提供了对表面涂层的精确控制.
研究的目的:
- 在单晶NCM83.3.上研究基于H2O和O3的Al2O3ALD的机制.
- 了解不同的ALD过程如何影响NCM83.3的电化学性能.
- 确定最佳的ALD策略,以提高NCM83阴极稳定性和性能.
主要方法:
- 在现场测量以监测NCM83.3上的ALD过程.
- 气体分析 (C2H4检测) 用于确定三甲基 (TMA) 化学吸收过程中的表面覆盖面.
- 电化学测试 (速率能力,循环性能) 的ALD涂层NCM83阴极.
主要成果:
- 与基于H2O的ALD相比,基于臭氧的ALD需要更多的单层 (7) 来实现NCM83的完整覆盖,由于核和生长速度较慢,而不是基于H2O的ALD (4).
- 基于臭氧的ALD涂层在同等厚度下表现出优越的速率和循环性能.
- 用4个O3基Al2O3ALD单层涂层的NCM83在300个循环后,在循环稳定性方面显著改善,从42.1%到91.2%.
结论:
- 与基于H2O的ALD相比,基于臭氧的ALD为NCM83阴极提供了更强大和更有效的表面保护.
- 增强的稳定性归因于更高的Li+扩散性和由于优质的Al2O3涂层而减少的表面/晶体降解.
- 基于O3的优化ALD为开发高性能和持久的NCM电池提供了一个有前途的战略.
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