物理化学学报 >> 2024, Vol. 40 >> Issue (9): 2308051.doi: 10.3866/PKU.WHXB202308051
所属专题: 能源化学
黄辰悦, 郑鸿飞, 秦宁, 王灿沛, 王利光*(
), 陆俊*(
)
收稿日期:2023-08-31
修回日期:2023-10-05
录用日期:2023-10-09
发布日期:2023-10-16
通讯作者:
Email: junzoelu@zju.edu.cn (陆俊)wanglg@zju.edu.cn (王利光)
基金资助:
Chenyue Huang, Hongfei Zheng, Ning Qin, Canpei Wang, Liguang Wang*(
), Jun Lu*(
)
Received:2023-08-31
Revised:2023-10-05
Accepted:2023-10-09
Published:2023-10-16
Contact:
Email: junzoelu@zju.edu.cn (Jun Lu)wanglg@zju.edu.cn (Liguang Wang)
Supported by:摘要:
进一步提高锂离子电池的能量密度、循环寿命和安全性对电动汽车的普及至关重要。三元层状正极材料因其高比容量、低温性能良好、成本较低等优势,近年来在动力电池领域备受关注。高镍化和高电压化被认为是提高三元材料能量密度的有效途径。然而,基于传统多晶三元正极的高镍化和高压化可能会显著降低材料的循环稳定性和热安全性,设计单晶三元正极材料被认为可以有效缓解高压多晶三元正极稳定性问题的可行途径。但是,单晶三元正极仍然面临着离子传输动力学受阻、非均匀荷电状态、晶格参数各向异性变化、阳离子混排、化学机械降解等挑战。因此,本文从三元正极材料的本质结构演化角度系统地分析和总结了多晶与单晶结构失效的共性问题。此外,还归纳了单晶高镍三元材料的合成工艺调控、元素掺杂、表界面改性等策略,梳理了结构设计与电化学性能之间的构效关系,并对单晶高镍三元正极材料的未来发展方向进行了展望,能够为高比能三元正极材料的开发提供理论指导。
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图9
(a) Zr掺杂SC-NCM颗粒内Zr的3D荧光映射;(b) Zr掺杂SC-NCM颗粒上的晶格应变变化的2D投影;(c) Zr掺杂SC-NCM颗粒中Zr分布(左,蓝色曲线)和荷电状态分布(右,红色曲线)之间的相关性示意图;(d)近表面区域的浓度梯度Zn掺杂SC-NCM示意图;(e) Zn掺杂SC-NCM中Zn含量与深度的关系图;(f)原始NCM811和浓度梯度Ta掺杂的NCM811电极的初始充放电曲线进行微分计算的dQ/dV曲线以及Ta掺杂下Li+扩散轨迹示意图;Al/Zr离子掺杂的SC-NCM材料的EDS元素分布图(g)以及通过纳米分辨率的三维X射线荧光拍摄的Ni(h)、Al(i)、Zr(j)在SC-NCM中的三维分布图"
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