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欧洲杯高容量(300mAhg)锂离子电池正极材料



  在锂离子电池阴极材料中氧空位在决定离子和电子传输的过程中起着重要的作用,界面处氧空位对电化学性能的影响和锂离子阴极材料有极大的关系。因此Liu Bao等人基于在锂富集的层状氧化物和二氧化碳中通过气固界面反应(GSIR)在颗粒表面之间创造氧空位。如图1所示,在不影响材料结构的情况下颗粒表面20nm处创造出了氧空位。经过表面修饰后阴极材料Li[Li0.144Ni0.136-Co0.136Mn0.544]O2 的容量高达300mAhg-1而且经过100个循环后没有明显的衰减。通过理论计算和实验验证,电化学性能的提高是由于阴极材料表面氧空位的增加。

  图1 气固界面修饰a 在锂富集层和二氧化碳之间GSIR示意图 b FTIRcXPS

  阴极材料[Li0.144Ni0.136Co0.136Mn0.544]O2 (LR-NCM)经过修饰后表面形貌没有明显的改变,同时作者使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)研究了表面氧空位GSIR反应机理。如图1b.c所示。FTIR结果显示GSIR LR-NCM的锂浓度比原始LR-NCM低6.4%。XPS结果也证明了材料表面形成了氧空位。

  作者采用中子衍射的方法(ND)对样品中氧空位进行了定量的分析。欧洲杯如图2中a,b所示。经过表面修饰后氧空位从原来的99.97±1.10%降低到96.21±1.20%。文中使用了高分辨(TEM)表征原始LR-NCM(如图2c)以及修饰后的LR-NCM(如图2f),2c可以看出原始LR-NCM表面的Li和TM层一直延伸到边缘的原子层,而2f则显示修饰后的LR-NCM表面非常不均匀,值得注意的是尽管在表面10-20nm处都存在氧空位,但2f中则显示相变的发生仅仅在表层几个原子范围内。2d,g显示了修饰前后没有明显的结构改变。

  图三为锂电池电化学性能结果,可以看到修饰后电池的电化学性能明显优于修饰前。

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