传统的多晶富镍正极材料由大量无序取向的一次颗粒组成,充放电过程中的晶体各向异性会导致其充放电倍率性能差,容量衰减快等问题。
近日,中南大学王接喜教授报道了采用喷雾热解(SP)技术,通过简单的固相锂化反应,高效制备了一种高分散的亚微米级LiNi0.8Co0.15Al0.05O2(SC-NCA)正极。
文章要点
1)采用SP法制备的多孔Ni0.8Co0.15Al0.05Ox前驱体具有较高的锂化反应活性,可以在较低的温度下制备单晶正极。这样,高结晶度和阳离子无序性之间的矛盾得到了很好的平衡。
2)优化后的SC-NCA为多面体单晶,具有合适的晶粒尺寸(≈1 μm),有利于缩短Li+扩散路径,提高结构稳定性。作为锂离子电池的正极,SC-NCA在0.1 C和10 C下的放电容量分别为202 mAh g−1和140 mAh g−1,并在1 C循环200次后具有161 mAh g−1的优异容量保持率。
3)研究人员在循环的SC-NCA颗粒中没有观察到微裂纹,表明这种单晶形貌可以极大地缓解各向异性造成的微观应变。同时,这种高效、连续、适应性强的制备富镍单晶正极的方法不需要任何添加剂,因此有望加速其实际应用。
参考文献
Jin Leng, et al, Highly-Dispersed Submicrometer Single-Crystal Nickel-Rich Layered Cathode: Spray Synthesis and Accelerated Lithium-Ion Transport, Small 2021
DOI: 10.1002/smll.202006869
https://doi.org/10.1002/smll.202006869