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电化学-力学效应对全固态电池高镍正极结构完整性的影响

发布日期:2021-01-25     浏览次数:次   

近日,我院杨勇教授课题组在硫化物基全固态锂电池研究中取得重要进展,相关研究成果以“Electrochemo-Mechanical Effects on Structural Integrity of Ni-Rich Cathodes with Different Microstructures in All Solid-State Batteries”为题,2021114号在线发表于能源类重要期刊Advanced Energy Materials, DOI: 10.1002/aenm.202003583

在全固态电池中,正极材料的结构完整性对电池的循环稳定性和倍率性能起着不可忽视的作用。杨勇教授课题组通过原位电化学阻抗谱,聚焦离子束-扫描电子显微镜和固态核磁共振技术比较了常规多晶NCM811LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2),小尺寸多晶NCM811和单晶NCM811材料在Li10SnP2S12硫化物电解质基的全固态电池中的长循环性能和电化学-力学行为。实验结果表明颗粒结构完整的单晶NCM811材料可提供连续的Li+扩散通道,使其在不同的上限电压时均表现出高的比容量、稳定的充放电循环性能和出色的倍率性能,此外,1 wt%的LiNbO3包覆可以有效地抑制界面副反应并进一步提高单晶NCM811在全固态电池中的循环稳定性。

杨勇教授课题组长期致力于研究固态锂电池中的关键科学问题,前期研究工作包括硫化物固态电解质的化学和电化学稳定性(Nano Energy. 2020, 67, 104252,1-10)、NASICON型固态电池中化学-力学失效机理(Chemistry of Materials. 2020, 32, 4998-5008)、电极/电解质界面修饰(ACS Energy Letters. 2018, 3, 1212-1218; ACS Applied Materials &Interfaces 2019, 11,18436-184472018, 10, 2573-25482)、氧化物电解质中锂离子传输机理及掺杂改性研究Chemistry of Materials. 2015, 27, 6650-6659J. Mater. Chem. A; 2014, 2, 20271-20279

该工作在我院杨勇教授指导下完成, 高分辨透射电镜的分析表征工作得到了燕山大学黄建宇教授团队的帮助。2017级在读博士大家赢彩票app下载刘湘思与郑碧珠博士(2020届毕业博士, 现在宁德新能源科技有限公司工作)为共同第一作者。该研究工作得到了国家自然科学基金重点项目(21935009)、国家重点研发计划项目(2018YFB0905400)及厦门市科技计划项目(3502Z20193024)等资助和支持。

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