Stablization of Lattice Oxygen in Li-Rich Mn-Based Oxides via Swing-like Non-Isothermal Sintering
搖擺式非恆溫燒結實線富鋰錳基氧化物中晶格氧的穩定
Yu-Han Zhang, Ding Zhang*, Lin-Rong Wu, Jun Ma*, Qun Yi, Zhaoxiang Wang, Xuefeng Wang, Zhen Wu, Chu Zhang, Naifang Hu, Shu-Chih Haw, Jin-Ming Chen, Zhiwei Hu*, and Guanglei Cui*
2022/12/07
富鋰錳基氧化物正極是一種新型的鋰電池正極材料，因兼具陰（O2-）與陽離子（Ni2+、Co3+、Mn3+）的可逆氧化還原反應，具有遠高於高電壓鈷酸鋰、高鎳三元正極材料的放電比容量（≥ 280 mAh g-1），在開發高能量密度鋰電池時極具應用潛力。目前富鋰錳基氧化物正極由於陰離子氧的氧化還原反應會導致非穩態O 2p電洞和O2的產生，嚴重降低電池的穩定性、循環壽命和安全性能，成為製作高比能、高安全鋰離子電池技術發展的瓶頸問題。因此，此創新材料製備技術可解決其瓶頸問題，是促進富鋰錳基正極材料發展的重要發現。此研究提出一種搖擺式非恆溫燒結的新型材料製備技術，並基於同步輻射軟X射線吸收光譜等表徵，發現該技術實現了富鋰錳基氧化物Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2中體相晶格氧的穩定化並減少了非穩態O 2p電洞的產生，表現出優異的循環穩定性。因此，該研究為調控非穩態O 2p電洞的數量和提高涉及陰陽離子氧化還原化學的正極材料的電化學穩定性提供了一個新思路。此一研究結果，由中科院青島能源所Guanglei Cui (崔光磊) 博士研究團隊，德國Max-Planck Institute for Chemical Physics of Solids Zhiwei Hu (胡志偉)博士與本中心Jin-Ming Chen (陳錦明)博士團隊共同合作發表。
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