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南科大曾林/張晴AM：熱力學(xué)穩(wěn)定的雙改性保護(hù)層使富鎳正極實現(xiàn)卓越的可循環(huán)性

提高截止電勢的極限可以使富鎳層氧化物提供更高的能量密度和比容量，但同時會降低熱力學(xué)和動力學(xué)穩(wěn)定性。

圖1. 材料制備及表征

南方科技大學(xué)曾林、張晴等受有效改變電化學(xué)和熱力學(xué)穩(wěn)定性的啟發(fā)，合成了雙修飾的LiF&FeF₃涂層，以減輕富鎳正極的副反應(yīng)，從而提高電化學(xué)性能。

研究顯示，熱力學(xué)穩(wěn)定的LiF&FeF₃（LFF）涂層可以有效抑制納米級的結(jié)構(gòu)退化和晶間裂紋。同時，LiF&FeF₃涂層減輕了O^α-（α<2）的向外遷移，增加了氧空位形成能量，并加速了Li⁺的界面擴(kuò)散。

圖2. 電化學(xué)性能研究

受益于上述優(yōu)勢，優(yōu)化后的NCM811@LiF&FeF₃-3（NCM@LFF3）表現(xiàn)出顯著改善的電化學(xué)性能，在1C下循環(huán)1000次后，容量保持率約為83.1%，即使在高溫下的苛刻運行條件下，其電化學(xué)性能也很出色（在1C下循環(huán)150次后，容量保持率約為91.3%）。

這項工作表明，雙重改性策略可以同時解決界面不穩(wěn)定和體相結(jié)構(gòu)退化的問題，代表了開發(fā)高性能鋰離子電池（LIBs）的重大進(jìn)展。

圖3. 容量退化的機(jī)制和雙修的優(yōu)越性研究

Thermodynamically Stable Dual-Modified LiF&FeF3 layer Empowering Ni-Rich Cathodes with Superior Cyclabilities. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202212308

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