复旦/上交/物理所EnSM：超薄固态电解质膜改性电极延长电池1.3倍寿命

层状富镍氧化物是一种很有前景的高能量密度锂离子电池（LIBs）正极材料，但其由电极-电解质界面降解引起的电化学差稳定性仍需要解决。表面涂层是解决这个问题的有力技术之一，然而，它已广泛用于颗粒而不是电极，以提供更大的保护区域。

复旦大学傅正文、中科院物理所李泓、上海交通大学祖丽皮亚·沙地克等在LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM)表面的电极水平上覆盖纳米级锂磷氧氮化物(LiPON)层，使改性电池获得了更低的阻抗、更长的循环寿命和更好的安全性。

图1 材料形貌表征

在此作者对NCM正极纳米级LiPON薄膜涂层的功能进行了详细探索，它可以作为一种锂导电层实现锂离子的有序扩散、阻挡层抑制液态电解质的分解以及捕获质子的牺牲层。

当存在涂层时，检测到电极表面的P K-边缘XAS光谱在成分和分布上明显不同，这意味着优化的表面CEI。得益于整体活性颗粒的稳定表面结构，过渡金属的溶解已被完全抑制。

图2 改性电极电化学性能

结果，这种基于NCM-LiPON的1.3 Ah软包电池可提供364.4 Wh kg^-1的能量密度（基于正极和负极材料），并且在0.5 C下在745次循环后保持80.0%，长期耐用性比裸电池长1.3倍，同时极化降低，热性能增强。

因此，该研究结果提供了关于电极微调如何影响电池性能的见解，并为通过表面工程更通用的高级电极设计铺平了道路。

图3 NCM正极功能性LiPON涂层作用示意图

An ultrathin solid-state electrolyte film coated on LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 electrode surface for enhanced performance of lithium-ion batteries. Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.11.017

原创文章，作者：科研小搬砖，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/12/8cc9237cf7/

复旦/上交/物理所EnSM：超薄固态电解质膜改性电极延长电池1.3倍寿命

相关推荐