Sichuan Üniversitesi ekibi, lityum iyon pil katot malzemeleri araştırmalarında ilerleme kaydetti
Son zamanlarda, Kimya Mühendisliği Okulu Fosfor bazlı Fonksiyonel Malzemeler ve Yeni Enerji Kimya Mühendisliği Laboratuvarı'ndan Profesör Benhe Zhong ve Profesör Xiaodong Guo'nun ekibi yeni bir ilerleme kaydetti. İlgili araştırma sonuçları "Polyanion ve katyon ortak doping, Ni-zengin Ni-Co-Al malzemesini katot olarak stabilize etti. "Li-ion pil için gelişmiş elektrokimyasal performans" en üst düzey uluslararası dergi Nano Energy'de (IF = 15.548) yayınlandı. Makalenin ilk yazarı, Kimya Mühendisliği Okulu'nda 2017 yüksek lisans öğrencisi olan Qiu Lang ve ilgili yazar Profesör Guo Xiaodong'dur.Kimya Mühendisliği Okulu ilk birimdir. Fosfor Temelli Fonksiyonel Malzemeler ve Yeni Enerji Kimyasal Araştırma Laboratuvarı, Milli Eğitim Bakanlığı Fosfor Kaynağı Kapsamlı Kullanım ve Temiz İşleme Mühendisliği Merkezi'ne bağlıdır.Son yıllarda, okulun seçkin profesörü Profesör Zhong Benhe'nin önderliğinde, Eğitim Bakanlığı Fosfor Kaynak Kapsamlı Kullanım ve Temiz İşleme Mühendisliği Araştırma Merkezi ekibi elde etmiştir. Mükemmel sonuçlar ve ilk "Huang Danian Öğretmen Takımı" ödülünü kazandı. Profesör Guo Xiaodong liderliğindeki fosfor bazlı fonksiyonel malzemeler ve yeni enerji kimyasalı araştırma ekibi, ağırlıklı olarak lityum iyon piller, sodyum iyon piller ve diğer ilgili alanların araştırma ve geliştirmesiyle ilgilenmektedir.Eğitim Bakanlığı'nın fosfor kaynakları araştırma merkezine dayanarak, çok sayıda araştırma çalışması önemli ilerleme kaydetmiştir. Yüksek nikel üçlü malzeme şu anda güçlü lityum iyon piller için en rekabetçi katot malzemesidir. Araştırma laboratuvarı 2010 yılından bu yana üçlü ve diğer tabakalı oksit katot materyalleri üzerinde ilgili araştırmalar yapmış ve çok sayıda sonuç elde etmiştir.Adv. Mater., Adv. Energy. Mater., Adv. Sci. Ve diğer dergilerde 52 SCI makalesi yayınlanmıştır. , 10 ilgili patent, ilgili araştırma çalışmaları pilot aşamasına girmiştir.
Lityum iyon piller, uzun çevrim ömrü, yüksek enerji yoğunluğu ve çevre koruma avantajlarına sahiptir ve şimdiye kadarki en kapsamlı performansa sahip kimyasal güç kaynağıdır. Lityum iyon piller, 3C elektroniği alanında zaten lider konumdadır ve aynı zamanda güç pillerinde güçlü bir gelişme ivmesi göstermiştir. Bunlar arasında, yüksek nikel üçlü malzemeler (NCA), kapasite avantajları nedeniyle güç pilleri alanında iyi uygulama olanaklarına sahiptir. Bununla birlikte, yüksek nikel üçlü malzemeler (NCA), nikel içeriğindeki artıştan dolayı, hazırlama işlemi sırasında Li + / Ni2 + karıştırma ve boşaltma gibi sorunlarla karşılaşmaktadır. Ayrıca şarj ve deşarj işlemi sırasında Ni2 + 'nın bir kısmı geçiş metal tabakasının oktahedronundan alkali metal tabakanın tetrahedronuna ve son olarak alkali metal oktahedrona kolayca göç eder ve malzeme yapısı ilk tabakalı fazdan kaya tuzu fazına değişir. Özellikle çevrim sırasında malzemenin yapısı (H1-M, M-H2, H2-H3) de sürekli değişmekte, özellikle H2-H3'ün faz geçişi, C ekseni boyunca malzeme büyük ölçüde değişmekte ve yapı ciddi şekilde zarar görmektedir. Ve elektrolit ile reaksiyon, malzeme yapısının hasar görmesine neden olur ve bu da sonunda elektrokimyasal performansın düşmesine yol açar.
Bu nedenle, araştırma grubunun araştırmacıları malzemenin lityum katmanları arasındaki mesafeyi genişletmek, H1-M faz geçişini stabilize etmek ve H2-H3 faz geçişini engellemek için materyalin içine polianyonlar ve katyonlar eklediler, böylece materyal hızı ve döngü stabilitesi büyük ölçüde iyileştirildi. Desteklemek. Bu çalışmada önerilen polianyon ve katyon ko-doping stratejisi, yüksek nikel tabakalı oksit katot malzemelerinin modifikasyonu için yol gösterici bir öneme sahiptir ve gelecekte yüksek performanslı lityum-iyon pil katot malzemelerinin hazırlanması olan diğer katot malzeme sistemlerinin araştırılmasına daha da genişletilebilir. Yeni fikirler sağlar.
Şekil 2 (a-c) SEM resimleri: NCA, NCA-PM1, NCA-PM3. (d) NCA-PM3 kesitsel eleman dağıtım diyagramı. (e, f) HR-TEM görüntüleri: NCA, NCA-PM3, ek, daha düşük büyütmeli bir HR-TEM görüntüsüdür.
Şekil 3 (a) NCA: Yüksek büyütmeli HAADF-STEM görüntüsü, ek, karşılık gelen düşük büyütmeli HAADF-STEM görüntüsüdür. (b) (a) Şeklin karşılık gelen alanının Fourier dönüşüm diyagramı. (c) (a) Şekilde karşılık gelen alanın yüksek büyütmeli HAADF-STEM görüntüsü. d) NCA-PM3: Yüksek büyütmeli HAADF-STEM görüntüsü, ek, karşılık gelen düşük büyütmeli HAADF-STEM görüntüsüdür. (e) (d) Şeklin karşılık gelen alanının Fourier dönüşüm diyagramı. (f) (d) Şekilde karşılık gelen alanın yüksek büyütmeli HAADF-STEM görüntüsü.
Şekil 4 (a) 0.1 C oranında ilk tur şarjı ve deşarj eğrisi: NCA, NCA-PM1, NCA-PM3. (b) Büyütme tablosu: NCA, NCA-PM1, NCA-PM3. (c) 1C döngü diyagramı. (d) 5C döngü diyagramı. (e) 55 ° C, 1C yüksek sıcaklık döngüsü diyagramı. (f) 4.5V, 1C döngü diyagramı.
Şekil 5 (a, b) dQ / dV eğrisi: NCA, NCA-PM3. (c) Farklı şarj durumlarının XRD diyagramları: NCA, NCA-PM3. (d) Farklı şarj durumları altındaki kafes parametreleri: NCA, NCA-PM3.
Lang Qiu, Wei Xiang, Wen Tian, Chun-Liu Xu, Yong-Chun Li, Zhen-GuoWu, Ting-Ru Chen, Kun Jia, Dong Wang, Feng-Rong He ve Xiao-Dong Guo *. Polyanion ve katyon ortak- Doping, Li-ion pil için geliştirilmiş elektrokimyasal performansa sahip katot olarak Ni-Co - Al malzemesini stabilize etti, doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.06.014.
Orijinal bağlantı: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221128551930518X
