在高氧化物阴极中稳定网状氧的酸盐用于热失控抑制和高压操作
Yuanke Wu1, Qiang Wu2, Ziqi Zeng2
1State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Engineering and Technology, School of Electrical and Electronic Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China; State Key Laboratory of Materials Processing and Die & Mould Technology, School of Materials Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China.
Science bulletin
|June 15, 2025
概括
酸盐添加到富含的阴极中抑制了氧气的释放,显著增加了热失控触发温度,并提高了离子电池的循环稳定性.
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
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 在离子电池 (LIB) 中,富含的分层氧化物阴极 (NCM) 容易发生热逃跑 (TR),这是由于反应性氧物种 (O*) 的释放.
- 在NCM阴极中,过渡金属和氧之间的电荷补偿是O*释放和随后电池故障的关键因素.
研究的目的:
- 通过抑制O*释放,提高富含的NCM811阴极的安全性.
- 通过一种新的阴极添加剂策略,提高NCM811 LIBs的高压性能和循环稳定性.
主要方法:
- 使用酸盐 (PN) 作为阴极添加剂,在LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM811) 中与离子结合.
- 使用电化学和热分析研究PN对晶格氧气稳定和O*释放的影响.
- 评估PN修改NCM811在高电压 (4.6V) 的循环稳定性.
主要成果:
- PN有效化,削弱TM3d到O2p电荷补偿并稳定格子氧.
- 抑制O*释放,防止有害的相位过渡,减少热量产生.
- 热失控触发温度 (Ttr) 从125.9升至184.8°C,最大温度 (Tmax) 从543.7降至319.7°C.
- 经PN修改的NCM811表现出卓越的循环稳定性,在4.6V下保持了超过700个循环的性能.
结论:
- 酸盐是一种易于和有效的添加剂,用于稳定NCM阴极中的晶格氧.
- 这一策略显著抑制了O*触发的热失控,并提高了高压LIB的安全性.
- 来自PN的修改层提高了安全性和电化学性能,为先进的LIBs提供了一个有前途的方法.


