物理化学学报 >> 2021, Vol. 37 >> Issue (11): 2011007.doi: 10.3866/PKU.WHXB202011007
所属专题: 能源与材料化学
张思东1,2, 刘园1,3, 祁慕尧1,2, 曹安民1,2,*()
收稿日期:
2020-11-02
录用日期:
2020-11-27
发布日期:
2020-12-03
通讯作者:
曹安民
E-mail:anmin_cao@iccas.ac.cn
作者简介:
曹安民,中国科学院化学研究所研究员,1978年出生。2006年博士毕业于中国科学院化学研究所。2007–2012年分别在美国匹兹堡大学、美国德州大学奥斯汀分校从事科研工作。2012年加入中国科学院化学研究所,主要研究方向为功能纳米材料表界面结构的精确调控及其在与能源相关领域中的应用、新型二次电池电极材料体系的开发与应用
基金资助:
Sidong Zhang1,2, Yuan Liu1,3, Muyao Qi1,2, Anmin Cao1,2,*()
Received:
2020-11-02
Accepted:
2020-11-27
Published:
2020-12-03
Contact:
Anmin Cao
E-mail:anmin_cao@iccas.ac.cn
About author:
Anmin Cao, Email: anmin_cao@iccas.ac.cnSupported by:
摘要:
锂离子电池在便携式电子设备、电动汽车等领域得到了广泛应用,随着对电池能量密度需求的日益增加,高比能、高稳定正极材料的开发成为相关研究的重点和难点。而正极材料比能量的提升又同时伴随着其自身结构稳定性和循环稳定性的挑战,使得锂离子电池的稳定性、安全性成为制约其应用的关键挑战。本文以高比能正极材料为研究对象,对影响正极材料结构稳定性、电化学稳定性等一系列因素进行介绍和分析,再从目前改善材料结构稳定性的有效策略入手,对表面限域掺杂这一特殊稳定策略的实现途径、稳定机制进行了总结和分析,并结合现有不同表面修饰方法进行分析和评述,对高比能正极稳定性提升的可能策略及方向进行了展望。
MSC2000:
张思东, 刘园, 祁慕尧, 曹安民. 表面限域掺杂提升高比能正极材料稳定性[J]. 物理化学学报, 2021, 37(11): 2011007.
Sidong Zhang, Yuan Liu, Muyao Qi, Anmin Cao. Localized Surface Doping for Improved Stability of High Energy Cathode Materials[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2021, 37(11): 2011007.
表1
不同正极材料通过不同金属的表面限域掺杂的电化学性能"
Molecular Formula | Doping Element | Electrochemical data | Ref |
LiMn2O4 | Ti | 0.5C/100 cycles capacity retention/from ~40% to ~83% | Lu et al. |
LiNi0.5Mn1.5O4−δ | Ti | Coulombic efficiency and rate performance improve | Okudur et al. |
LiNi0.5Mn1.5O4 | Al | 0.1C/150 cycles capacity retention/from 85.4% to 97.6% | Piao et al. |
LiNi0.82Co0.12Mn0.06O2 | Mn | 1C/50 cycles capacity retention/87.3% | Cho et al. |
LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 | Al | 0.2C/50 cycles capacity retention/90% | Aurbach et al. |
LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2 | Ca | 0.2C/50 cycles capacity retention/81.1% | Chen et al. |
LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 | B- Polyanion | 2C/200 cycles capacity retention/96.7% | Tao et al. |
LiNi0.8Co0.2O2 | Ti-Gradient Doping | 1C/200 cycles capacity retention/97.71% | Kong et al. |
Li[Ni0.76Co0.09Mn0.15]O2 | Al-Gradient Doping | 1C/1000 cycles capacity retention/95% | Kim et al. |
LiNi0.9Co0.1O2 | Ti | 0.2C/100cycles capacity retention/97.9% | Wu et al. |
LiNi0.90Co0.07Mg0.03O2 | Mg-Gradient Doping | 1C/300 cycles capacity retention/80.9% | Zhang et al. |
LiNi0.94Co0.06O2 | Al | 0.2C/100 cycles capacity retention/95% | Zou et al. |
LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 | Ta | 1/3C/100 cycles capacity retention/94% | Tina et al. |
Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2 | Nb | 0.1C/100 cycles capacity retention/94.5% | Liu et al. |
Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2 | LiFePO4 | 1C/100 cycles capacity retention/70% | Zhang et al. |
0.35Li2MnO3·0.65LiNi0.35Mn0.45Co0.20O2 | Cr | 0.5C/200 cycles capacity retention/86% | Chen et al. |
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