河南大学白莹课题组在锂离子电池界面调控取得新进展

2021-03-01 网络
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[科技新闻]河南大学白莹课题组在锂离子电池界面调控取得新进展

原题目:河南大学白莹课题组在锂离子电池界面调控取得新希望

近期,河南大学物理与电子学院白莹教授课题组在锂离子电池界面调控领域取得新希望,相关功效以“Enhancing the structure stability of Ni-rich LiNi0.6Co0.2Mn0.2 cathode via encapsulating in negative thermal expansion nanocrystalline shell”为题在《Nano Energy》上揭晓。硕士研究生杜楷为论文第一作者,赵慧玲博士和白莹教授为论文配合通讯作者。

锂离子电池具有能量密度大、输出电压高循环寿命长、环境污染小等优点,已在便携式数码电子产品中获得广泛应用,在电动汽车、大型储能、航空航天等领域亦具有广漠的应用远景。作为锂离子电池主要组成部分的正极质料是决议电池整体性能和价钱的主要因素。高镍三元正极质料因其高能量密度和低成本成为主要的优选质料之一。然而,高镍三元正极质料面临长循环和高温循环下热稳定性较差,内应力蕴蓄导致质料膨胀发生裂纹,电解液渗入裂纹并与三元质料发生过分副反应,从而导致电池整体电化学性能快速衰退等问题。

图1. 负热膨胀质料ZrV2O7“自动”限制LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2热膨胀示意图

,科技日报,

在该研究工作中,白莹课题组将一种典型的负热膨胀质料ZrV2O7包覆于高镍三元正极质料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2外面,行使ZrV2O7负热膨胀质料怪异的升温缩短特征,在电池长循环发烧或高温情况下“自动”缩短,从而“原位”限制正极活性质料热膨胀,一方面优化了包覆层和正极质料的界面兼容性,抑制界面阻抗增进,另一方面可有效地改善活性质料电化学过程中的结构稳定性,显著提升质料的电化学性能。该研究工作为行使二次离子电池界面的修建和调控改善电池性能提供了新途径,对设计高能量密度高稳定性的先进二次离子电池提供了新的研究思绪和技术手段。同时,负热膨胀功能性质料首次在二次电池正极界面工程学中的应用,更有利于推动差别研究领域间的交织融合与配合进步。

图2. 原位XRD探讨ZrV2O7对电极循环过程中微结构转变的抑制作用

本研究工作受到国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划子课题、河南省教育厅科技创新团队、河南省教育厅科技创新人才、河南大学杰出青年培育基金等经费的资助。

《Nano Energy》是国际著名出版社Elsevier旗下的着名期刊,主要刊登质料科学与纳米领域最新的科研希望,2020年最新公布的影响因子为16.602。

泉源:河南大学

论文链接:

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