1500
2022-07-20
颗粒在线讯：过渡金属层状氧化物（如LiNi1-x-yCoxMnyO2、LiCoO2）凭借高电压、高可逆容量等优点，在锂离子电池正极材料领域取得广泛应用。在反复充放电过程中正极材料颗粒由表及里发生副反应造成活性物质不可逆相变，导致容量降低和循环衰减，当前研究主要通过提升材料界面稳定性，来改善不同测试条件下的电化学性能。如何获得界面结构稳定的过渡金属氧化物正极材料是高能量密度锂离子储能体系必须解决的问题。中国科学院上海硅酸盐研究所先进材料与新能源应用研究团队与北京大学研究人员合作，提出新的界面稳定策略，在过渡金属氧化物正极材料研究中取得系列进展。
从中国传统瓷器艺术品裂纹釉中获得灵感，研究通过有机氟酸（四氟对苯二甲酸C8H2F4O4）刻蚀处理并结合高温煅烧制备出金属氟化物在一次/二次颗粒界面均匀包覆改性的LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2正极。该方法显著抑制材料晶间裂纹生长，提升了材料的长循环稳定性（25 ℃，100%@400圈；60 ℃，97%@200圈）。该方法也可以扩展应用至其他过渡金属氧化物正极材料体系。相关研究成果以Amorphous fluorine glaze for crack-free nickel-rich layered cathode grains under electrochemical cycling为题发表于Chemical Engineering Journal。
随着锂离子电池储能体系向高纬度、高海拔地区等应用场景的拓展，对正极材料的低温性能提出更高要求。通过一种新颖且简便的软化学法在LiCoO2表面上均匀包覆一层厚度约为5 nm的非晶磷酸锆层，可有效改善其在低温环境的使用性能。得益于较高的界面相容性和更小的极化程度，改性材料在-25 ℃和4.6 V下表现出179.2 mAh g-1的高可逆比容量和优越的循环稳定性（91%@300圈）。通过EIS阻抗、接触角、GITT和TEM表征，证明改性材料表面的非晶包覆层对构建浸润性好、离子电导率高和稳定性强的固液电解质界面具有积极效果。相关研究成果以Constructing Robust Cathode/Electrolyte Interphase for Ultrastable 4.6 V LiCoO2 under -25 ℃为题发表于ACS Applied Materials & Interfaces。
相关研究工作得到国家自然科学基金、国家博士后基金、上海市自然科学基金和上海市科技创新行动计划等项目的支持。
改性LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2材料的制备示意图和形貌表征
高镍材料的电化学性能测试
改性LiCoO2的制备示意图和基本表征
钴酸锂材料的电化学性能测试
下一篇： 内蒙古科研团队在永磁材料领域取得新进展
版权与免责声明：
（1） 凡本网注明"来源：颗粒在线"的所有作品，版权均属于颗粒在线，未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已获本网授权的作品，应在授权范围内使用，并注明"来源：颗粒在线"。违反上述声明者，本网将追究相关法律责任。
（2）本网凡注明"来源：xxx（非颗粒在线）"的作品，均转载自其它媒体，转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责，且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网下载使用，必须保留本网注明的"稿件来源"，并自负版权等法律责任。
（3）如涉及作品内容、版权等问题，请在作品发表之日起一周内与本网联系，否则视为放弃相关权利。
