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利用单晶富镍正极的快离子导体实现导体网络构建和近表面掺杂的双功能改性
Energy Storage Materials ( IF 18.9 ) Pub Date : 2022-07-20 , DOI: 10.1016/j.ensm.2022.07.029
Xin'an Zhou , Feilong Zhang , Xiaolan Fu , Ningshuang Zhang , Jin Huang , Xingpeng Cai , Hao Ding , Baoqiang Li , Lei Niu , Shiyou Li

富镍过渡金属氧化物因其高放电容量而被认为是下一代锂电池的有吸引力的候选正极。单晶是抑制微裂纹形成、改善LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 (NCA)材料循环性能的有效手段。尽管如此,关键的结构和界面不稳定性使得单晶 NCA 正极难以在高压下实现理想的电化学性能。这里,快离子导体 Li 5 La 3 Nb 2 O 12选择具有更高电导率和更宽电化学窗口的材料作为增强单晶 NCA 高电压性能的材料。有趣的是,密度泛函理论计算发现 La 和 Nb 在 NCA 中具有不同的分布特征。因此,我们利用高温烧结过程中的氧化反应和元素扩散,实现了单晶NCA材料富La导体网络结构的双功能改性和近表面Nb掺杂。令人印象深刻的是,改性电极表现出优异的循环性能,在 2.7-4.3 V 下循环 500 次后保持率为 82.9%,甚至在延长截止电压下具有出色的稳定性以及提高的倍率能力。详细研究表明,具有较强Nb-O键的掺杂Nb可以抑制过渡金属离子的迁移,从而阻止材料结构的变形。同时,表面离子导体网络层提供快速锂+扩散通道以及保护界面层免受电解质分解产物的影响。本文提出的Li 5 La 3 Nb 2 O 12改性的简便方法适用于解决正极的界面不稳定和结构稳定性,但不仅适用于单晶NCA,这为高能锂离子电池提供了应用希望。





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更新日期:2022-07-20
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