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研究概述

高鎳層狀氧化物（LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，x > 0.8，NCM）是下一代高能電池的重要正極材料。

然而，由于內(nèi)部應(yīng)變累積和顆粒斷裂，在循環(huán)過(guò)程中面臨循環(huán)穩(wěn)定性和耐久性的挑戰(zhàn)。

基于此，2024年11月25日，上海交通大學(xué)李林森教授、寧德時(shí)代沈重亨團(tuán)隊(duì)在國(guó)際期刊Nature ?Communications發(fā)表題為《Gradient-porous-structured Ni-rich layered oxide cathodes with high specific energy and cycle stability for lithium-ion batteries》的研究論文。

在本研究中，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)單的熔融鹽輔助合成路線，將梯度分布的孔隙引入多晶NCM二次顆粒中。

梯度多孔策略創(chuàng)建了空隙空間，以緩沖一次顆粒的各向異性體積變化，有效緩解了顆粒間的裂紋并限制了阻抗增長(zhǎng)。

它不僅提高了NCM正極的最大容量，還顯著增強(qiáng)了其實(shí)際軟包電池和全固態(tài)電池的循環(huán)穩(wěn)定性。

進(jìn)一步使高鎳低鈷正極（LiNi_0.96Co_0.02Mn_0.02O₂）結(jié)合了高比能量（基于正極重量，在0.1 C和25 °C下為941.2 Wh kg^-1，1 C = 245 mA g^-1）和高循環(huán)穩(wěn)定性（在1 C下循環(huán)800次后，相對(duì)于首次循環(huán)的容量保持率為80.5%）以及高溫存儲(chǔ)穩(wěn)定性（在60 °C下完全充電狀態(tài)下存儲(chǔ)42天后，可逆容量保持率 > 95.5%）。

圖文解讀

圖1：NCM陰極的梯度孔隙率設(shè)計(jì)

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圖2：GP-NCM的表征

圖3：GP-NCM中孔隙的三維表征

圖4：GP-NCM的電化學(xué)性能

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圖5：機(jī)理研究

圖6：GP-NCM作為高性能ASSB陰極

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圖7：具有高鎳含量和比能的GP-NCM

文獻(xiàn)信息

Li, Z., Wang, Y., Wang, J.?et al.?Gradient-porous-structured Ni-rich layered oxide cathodes with high specific energy and cycle stability for lithium-ion batteries.?Nat Commun?15, 10216 (2024).

原創(chuàng)文章，作者：zhan1，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/11/28/5398bfc0c9/

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