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郭玉国&万立骏&石吉磊等人,最新Angew.!
来源: 时间:2023-05-05 10:53:57 浏览:1659次

第一作者:Xin-Hai Meng

通讯作者:郭玉国研究员、万立骏院士和石吉磊副研究员

通讯单位:中国科学院化学研究所

DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202302170



研究背景

锂电池的正极材料一直以层状过渡金属氧化物为主,从LiCoO2向着高Ni、高容量、低成本的LiNixCoyMn1-x-yO2(NCM)发展,然而富Ni的正极容易发生力学和化学失效。其中,力学失效来自于Lit+(de)插层过程中晶格各向异性的变化,表现为晶间和晶内裂纹、扭结、滑动等。研究表明,调整颗粒表面的相结构和电子结构可有效地增强正极的稳定性。大多数策略侧重于通过添加外来物质,如涂层或掺杂等来抑制裂纹或副反应,但会带来错配问题或较差的电荷转移,因此理想的模型可能是基于对原始Ni-Co-Mn系统的精确控制。基于此,中科院化学所郭玉国研究员、万立骏院士和石吉磊副研究员等人报道了以单晶富镍LiNi0.83 Co0.11 Mn0.06O2(S-NCM)正极为模型系统,以阐明表面性质的关键作用。


文章要点

1、作者采用了基于本征Ni-Co-Mn体系的元素-结构原子排列同步控制,深入研究了表面作用。通过对正极表面结构和元素原子排列的控制,得到富Co表面和层状尖晶石构建了具有较高模量和化学惰性的缠绕结构,实现了稳定的单晶正极(RS-NCM)。

2、改性后的正极表现出优异的电化学性能,并具有可靠的机械-化学稳定性。测试发现,改性后的正极在1 C下循环150次后,即使在苛刻的60 ℃下也能保持82%的容量。



图文展示

图1. RS-NCM和S-NCM的表征

图2. S-NCM和RS-NCM的理化表征

图3. S-NCM和RS-NCM的性能测试

图4. S-NCM和RS-NCM的循环稳定性

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全部 3小时前 四川
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