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?三單位AFM:將層狀正極與橄欖石混合,提高4.65V LiCoO2的穩(wěn)定性

?三單位AFM:將層狀正極與橄欖石混合,提高4.65V LiCoO2的穩(wěn)定性
高壓層狀正極固有的差結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性,隨著充電深度的增加會(huì)加劇,這嚴(yán)重威脅到電池的循環(huán)壽命和安全性。
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圖1 材料表征
廈門大學(xué)喬羽、Xiaoxiao Kuai、中山大學(xué)孫洋、寧德新能源科技有限公司Chuan-Wei Wang等在不改變高壓層狀正極本身的情況下,引入了一種簡(jiǎn)單而經(jīng)濟(jì)策略,制備了一種在4.65V電壓下具有優(yōu)異綜合性能(能量、功率、循環(huán)壽命和安全性)的橄欖石-LiCoO2混合正極。具體而言,這項(xiàng)工作引入了10重量%的橄欖石LiFe0.3Mn0.7PO4(比容量:120 mAh g-1)作為層狀LiCoO2(比容量:4.65 V時(shí)205 mAh g-1)的”氧化還原活性結(jié)構(gòu)/熱穩(wěn)定劑”,實(shí)現(xiàn)了LFMP-LCO混合正極的780 Wh kg-1(基于LFMP-LCO的重量)。LFMP-LCO的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性通過抑制O2的釋放和相關(guān)的微結(jié)構(gòu)退化(形成電化學(xué)惰性尖晶石相)而得到增強(qiáng),這要?dú)w功于LFMP和LCO之間強(qiáng)大的界面相互作用。
此外,LFMP-LCO混合正極的熱穩(wěn)定性通過推遲熱失控的起始溫度而得到有效改善。并且,通過直接暴露高電子傳導(dǎo)率的LiCoO2,進(jìn)一步激發(fā)了LFMP在混合正極系統(tǒng)中的氧化還原活性,這得益于LFMP/LCO接觸界面的電子傳導(dǎo)性增強(qiáng)。
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圖2 電化學(xué)性能研究
結(jié)果,LFMP-LCO混合正極在4.65V的高截止電壓和較高的循環(huán)溫度(55℃)下實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的電化學(xué)性能,200次循環(huán)后的容量保持率為83.8%,100次循環(huán)后為84.1%。配合石墨負(fù)極,LFMP-LCO軟包電池可達(dá)到250 Wh kg-1,并在1000次循環(huán)后保持91.6%的容量保持率。LFMP-NCM混合正極在惡劣條件下的優(yōu)異電化學(xué)性能證實(shí)了這種簡(jiǎn)單而經(jīng)濟(jì)的混合策略在異質(zhì)正極候選物上的可行性和普遍性。
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圖3 原位電化學(xué)過程研究
Blending Layered Cathode with Olivine: An Economic Strategy for Enhancing the Structural and Thermal Stability of 4.65 V LiCoO2. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202304496

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