钙钛矿结构Li0.33La0.557Ti0.7Cr0.3O3包覆稳定富锂锰基正极
2024-02-17刘磊磊薛文东黄冰心
电源技术 2024年1期
刘磊磊,薛文东,黄冰心
(北京科技大学顺德创新学院,广东佛山 528399)
锂离子电池因其能量密度高、安全性能好、工作温度范围宽等优势,被广泛应用于电子产品、电动汽车等领域。电动汽车的续航里程对更高能量密度的追求使得现有的锂离子电池很难满足需要,因此有必要探索具有高能量密度的商用电池材料。锂离子电池的能量密度、倍率性能和寿命等主要取决于正极材料,研发高性能正极材料是提高锂离子电池电化学性能的关键。
富锂锰基层状氧化物具有超高的比容量,引起了研究者们广泛关注,被认为是下一代锂离子电池正极材料的有力竞争者[1]。富锂锰基层状氧化物具有六方晶系的α-NaFeO2岩盐结构,由单斜相Li2MnO3(C/2m)和菱方相LiMO2(R-3m)按照不同比例组合。其组分的特殊性导致人们对其结构有不同的认识,关于其结构属于两相结构[2]还是单相固溶体[3]还在讨论中,未有明确定论。高的比容量得益于Li2MnO3转换为MnO2组分,但带来了较大的初始不可逆容量。同时还存在材料表面颗粒过渡金属离子的迁移和溶解以及层状结构向尖晶石结构的转变等问题。除此之外,正极表面与电解液会发生反应形成一层SEI 膜,并随着循环过程生长变厚。
为了克服循环过程中出现的各种问题,研究者提出了很多解决办法,表面包覆是一种比较有效的方法。常用的包覆层材料有Al2O3、ZrO2等氧化物,能够显著提高循环性能,然而,氧化物包覆层不利于离子和电子的传导,限制了电化学性能[4]。……
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