在现场3D导电网络和接口结合以稳定单晶Ni-丰富阴极的氧空隙
Yun Liu1,2, Jinyang Dong1,2, Yibiao Guan3
1School of Materials Science and Engineering, Beijing Key Laboratory of Environmental Science and Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing, 100081, P. R. China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|October 25, 2025
概括
使用Li$_{1.3}$Al$_{0.1}$Sc$_{0.2}$Ti$_{1.7}$(PO$_{4}$) $_{3}$ (LASTP) 的新3D导电网络稳定了富含的单晶LiNi$_{x}$Co$_{y}$Mn$_{1-x-y}$O$_{2}$ (SCNCM) 阴极,显著改善了离子电池的循环寿命和性能.
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
- 固态化学 固态化学
背景情况:
- 单晶丰富的LiNi$_{x}$Co$_{y}$Mn$_{1-x-y}$O$_{2}$ (SCNCM) 是用于离子电池的高能量密度阴极材料.
- 性能降低和机械不稳定性源于循环过程中的相位过渡.
研究的目的:
- 在SCNCM接口上开发一个在现场建造3D导电网络的策略.
- 为了提高SCNCM阴极的结构完整性和电化学性能.
主要方法:
- 在现场建造3D Li$_{1.3}$Al$_{0.1}$Sc$_{0.2}$Ti$_{1.7}$ (LASTP) 网络的统一液策略.
- 实验调查,DFT计算,BEVL网络分析和COMSOL模拟.
- 袋式全电池的制造和测试.
主要成果:
- 3D LASTP 网络通过 Sc─O 和 Al─O 键建立接口键,稳定氧气空缺.
- 该网络促进了快速的离子导电,并抑制了不可逆转的相位过渡和晶格变形.
- 袋式充电电池在1900个循环后保持了83.7%的容量,在50°C和2.8-4.4V的800个循环后保持了79.1%.
结论:
- 3D LASTP导电网络有效地提高了SCNCM阴极的界面稳定性和长期循环性能.
- 这种方法为开发下一代高能量密度离子电池提供了一个有前途的战略.
