第一作者:Zhihong Bi,Zonglin Yi
通讯作者:吴忠帅,陈成猛
通讯单位:中国科学院大连化学物理研究所,中国科学院山西煤炭化学研究所
吴忠帅,男,首席研究员,博士生导师。2015年6月加入中国科学院大连化学物理研究所,担任二维材料化学与能源应用研究组(508)组长。入选国家良好青年科学基金获得者(2021)、英国皇家化学会会士(2020)、中组部引进“外洋良好青年人才”(2015)。
陈成猛,中国科学院山西煤炭化学研究所,研究员,课题组长,中国科学院石墨烯工程实行室副主任;国际电工委员会(IEC/TC113)和国标委纳米标委会(SAC/TC279)专家;中国超等电容产业同盟副秘书长。
论文速览
在高压LiCoO2 (LCO)中实现高度可逆的阴离子氧化还原反应(ARR)对于提高功率/能量密度至关紧张,但仍旧缺乏可靠的调节策略。
本论文综述了一种针对高电压锂钴氧化物(LiCoO2, LCO)正极材料的外貌到体相深度脱锂策略。通过微量Mg-Nb-Al共掺杂以及界面层级氟化处理,实现了5C快充条件下4.6V-LCO的高可逆性和稳定性。
研究揭示了高效的阴离子/阳离子氧化还原反应的内在机制,并指出通过Nb5+诱导的高度自旋极化弱Co-O八面体晶体场来抑制氧电子空穴的生成,对于保持高电压循环可逆性至关紧张。
图文导读
图1:4.6V-LCO外貌到体相深度脱锂策略的设计概念。
图3:B-LCO和FMNA-LCO在首次充放电循环中的相结构演变行为。
图4:不同充电状态下FMNA-LCO、MNA-LCO和B-LCO的外貌化学性子。
图5:通过TOF-SIMS分析了不同LCO样品经过500次循环后的CEI结构和组成。
总结展望
本文提出的深度脱锂策略通过外貌到体相的协同优化,明显提升了高电压LCO正极材料的快充性能和循环稳定性。
微量共掺杂和界面层级氟化处理不仅增强了LCO的结构稳定性,而且提高了电极/电解液界面的化学稳定性。这些发现为开发高能量密度、高功率密度的锂离子电池正极材料提供了紧张的设计指导和理论基础。
文献信息
标题:A surface-to-bulk tunning deep delithiation strategy towards 5C fast-charging 4.6 V LiCoO2
期刊:Energy & Environmental Science DOI:10.1039/D4EE01674B
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