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Adv. Mater.:華東理工江浩、李春忠團隊在高鎳正極材料應變調(diào)控助力超長循環(huán)壽命鋰離子電池方面取得重要研究進展

來源:華東理工大學材料科學與工程學院       2023-01-06
導讀:近日, 華東理工大學材料科學與工程學院江浩教授和李春忠教授在提升高鎳正極材料快充和循環(huán)壽命方面取得重要研究進展,相關(guān)研究成果以“Strain engineering of Ni-rich cathode enables exceptional cyclability in pouch-type full cells”為題發(fā)表在《Advanced Materials》上。

高鎳層狀正極材料在高重量/體積能量密度方面對下一代鋰離子電池(LIBs)具有顯著優(yōu)勢,可以更好地滿足未來電動汽車輕量化和智能化的要求。然而其充放電過程中的多重相轉(zhuǎn)變,晶格氧逃逸以及界面副反應極大地挑戰(zhàn)了電池的熱穩(wěn)定性和安全性?;谏鲜鰡栴},華東理工大學江浩/李春忠課題組實施原位共沉淀策略以獲得新型超分散Nb摻雜的高鎳正極材料,該正極材料由細長和徑向排列的初級粒子緊密堆積組成,富有更強氧穩(wěn)定性的(001)平面。其獨特的微觀結(jié)構(gòu)使晶內(nèi)和晶間應變分布均勻,球形二次粒子穩(wěn)定,有效抑制了微裂紋的形成,擴展及表面退化。同時,超分散的Nb摻雜有效防止了Li/Ni的無序化和晶格氧逸出,從而進一步增強了正極材料的晶體結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性。這些優(yōu)勢使其在各種速率和工作溫度下表現(xiàn)出卓越的電化學性能,并在軟包全電池中具有出色的循環(huán)壽命。因此,該正極材料在0.1C下具有229.0 mAh g-1的高可逆比容量。在軟包全電池中,在3.0-4.2 V范圍內(nèi),在1C條件下500次循環(huán)后容量保持率為91.9%,5C條件下2000次循環(huán)后容量保持率為80.5%,表現(xiàn)出超長壽命,滿足電動汽車的輕量化和智能化的需求。

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上述研究工作主要由 華東理工大學材料科學與工程學院博士生朱華威在江浩教授和李春忠教授共同指導下完成。此外,該研究工作還得到了國家自然科學基金委區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合基金重點項目、國家自然科學基金重點項目、上海市科委基礎重大項目等資金支持。

原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202209357

參考資料:https://clxy.ecust.edu.cn/2023/0106/c13595a151985/page.htm


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