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中美韩的科学家一起做了这件事

来源：时间：2023-04-21 14:58:59 浏览：1135次

第一作者：Moonsu Yoon和董岩皓

通讯作者：李巨教授和Jaephil Cho

通讯单位：美国麻省理工学院、韩国蔚山国立科技学院

DOI: 10.1038/s41560-023-01233-8

研究背景

随着汽车和其他应用对储能的需求不断增长，研究具有更高能量密度、更长的循环寿命和更高安全性的锂离子电池迫在眉睫。目前，高镍三元和富锂锰基正极材料大多为多晶形态，而多晶正极材料在电池循环过程中易开裂，产生大量未经保护的电化学活性表面，加剧了正极材料与电解液之间的副反应，导致全电池电化学性能的衰减。因此，单晶层状正极是理想的电池材料，为防止锂蒸发、晶格缺陷以及颗粒团聚，通常只能在一定的温度范围内制备，使得高相纯度、良好电化学性能和可扩展性的单晶正极的生产仍然具有挑战性。基于此，麻省理工学院李巨教授和韩国蔚山国立科技学院Jaephil Cho等人报道了单晶正极材料合成的共晶盐辅助行星式离心解聚法。

文章要点

1、作者提出了一种全新的行星式离心解聚工艺，通过温和条件下的机械化学过程，成功制备出了具有优异电化学性能和稳定性的微米级富锂锰基单晶正极和高镍三元单晶正极，为单晶正极的合成提供了一种通用的解决策略。

2、富锂锰基正极和高镍三元正极的单晶化提供了电池优异的电化学性能，能显著提升循环性能、延缓电压衰减、抑制析氧和过渡金属溶解。该方法简单、可宏量制备，能够在相对温和且可控的条件下进行，具有很好的工业化前景。

图文展示

图1. 用于单晶正极合成的行星式离心解聚示意图

图2. 行星式离心解聚过程中共晶锂盐引起的二次颗粒解团聚

图3. 共晶锂盐与过渡金属氧化物前驱体的反应浸润

图4. 单晶富锂锰基正极的结构表征

图5. 单晶富锂锰基正极的电化学性能

图6. 高镍三元单晶正极的结构和电化学性能

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