基于二元的分层氧化物阴极的工程热稳定性 迈向先进的离子电池
Zi-Ao Jin1,2, Mengmeng Yan1, Peng-Ji Wang1
1State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing, 100029, China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|May 3, 2025
概括
提高可充电电池的安全性,这项研究显示,铜层氧化物为离子电池 (SIB) 提供了优越的热稳定性. 铁共兴奋剂进一步提高了性能和安全性,这对于下一代储能至关重要.
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
- 计算化学的计算化学
背景情况:
- 热稳定性对于可充电电池中分层氧化物阴极的安全性至关重要,特别是在离子电池 (SIB) 中.
- 过渡金属对电解质分解的催化作用及其对SIB阴极热稳定性的影响尚未完全理解.
研究的目的:
- 为了研究二元基层氧化物 (Na0.78TM0.33Mn0.67O2,TM = Cu,Ni,Fe) 对于SIB的热稳定性.
- 了解过渡金属在催化电解质分解和影响阴极热稳定的作用.
- 通过协同兴奋剂来提高SIB阴极的热稳定性和电化学性能.
主要方法:
- 密度函数理论 (DFT) 的计算.
- 热重力测量 (TGA) 和差分扫描热量测量 (DSC) 测量.
- 合成和表征MgTi联合合的分层氧化物阴极.
主要成果:
- 基于CuMn的分层氧化物对电解质分解具有最小的催化作用,表明其具有良好的热稳定性.
- MgTi 联合注抑制了不可逆转的相位过渡,并改善了 Na+ 扩散动力学.
- 优化的阴极实现了269.5°C的高起始温度,低热量产生 (106.8 J g-1),并在500个循环后保持91.7%的容量.
结论:
- 铜层氧化物是增强SIB安全性的有希望的阴极材料.
- MgTi联合兴奋剂是一种有效的策略,可以进一步提高SIB阴极的热稳定性和电化学性能.
- 这项研究为设计高效分层氧化物阴极材料提供了见解,以实现更安全,更高性能的SIB.
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