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南科大盧周廣AEM: 葡聚糖硫酸鋰粘結(jié)劑實現(xiàn)4.6V高壓下穩(wěn)定的LiCoO2正極

高壓LiCoO₂是5G時代超高能鋰離子電池極具吸引力的正極材料。然而，LiCoO₂的實際應用在很大程度上受到高壓下不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的阻礙。

在此，南方科技大學盧周廣教授等人提出了一種新方法，通過用葡聚糖硫酸鋰 (DSL) 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PVDF粘結(jié)劑在4.6 V下穩(wěn)定LiCoO₂循環(huán)。

電化學測試結(jié)果表明，基于DSL的LiCoO₂電極可以在4.6 V下穩(wěn)定循環(huán)，在0.1C時可逆容量大于200 mAh g^-1，庫侖效率接近100%，在0.5C時超過100次循環(huán)后容量保持率為93.4%。優(yōu)異循環(huán)性能歸因于DSL粘結(jié)劑在 LiCoO₂表面原位形成均勻的涂層顆粒，從而有效抑制界面降解和電解液分解。

此外，DSL粘結(jié)劑通過提高Co-O鍵的穩(wěn)定性，大大增強了LiCoO₂在高壓下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，進一步抑制了4.55 V以上時從O3相到H1-3相的有害相變。相比于傳統(tǒng)PVDF粘結(jié)劑，更少劑量的DSL僅通過常見的共混方法就可以形成均勻的涂層。這項研究為開發(fā)高性能超高壓LiCoO₂正極提供了有效的策略。

圖1. PVDF和DSL粘結(jié)劑的不同粘結(jié)特性

圖2. PVDF-LCO和DSL-LCO電極的電化學表征

Dextran Sulfate Lithium as Versatile Binder to Stabilize High-Voltage LiCoO₂ to 4.6 V, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202101864

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