通过调控烧结温度来控制初级颗粒形态和Li/Ni杂化结构,从而提高无钴富镍层状正极的电化学性能

《ACS Applied Energy Materials》:Regulating Primary Particle Morphology and Li/Ni Disorder via Calcination Temperature for Enhanced Electrochemical Performance in Cobalt-Free Nickel-Rich Layered Cathodes

【字体: 时间:2025年10月21日 来源:ACS Applied Energy Materials 5.5

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  锂离子电池用无钴富镍层状氧化物通过调控煅烧温度实现Li/Ni错位优化,700℃煅烧的LNM91–700样品在0.5C和5C倍率下循环稳定性优异。全电池测试表明4.4V截止电压可平衡容量与稳定性。

  
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无钴且富含镍(CFNR)的层状氧化物是锂离子电池中有前景的负极材料,具有高容量和成本效益。然而,合成过程中锂(Li)和镍(Ni)的有序性紊乱阻碍了其实际应用。在本研究中,通过调整煅烧温度,在LiNi0.9Mn0.1O2(LNM91)负极中引入了不同程度的Li/Ni紊乱。结果表明,最小的Li/Ni紊乱程度能够优化初始充放电容量,而适度的紊乱程度则能提高倍率性能和循环稳定性。这种性能提升归因于反位镍(Ni2+)离子,它们在锂层中起到结构支撑的作用,从而提高了材料的稳定性。这种在700°C下煅烧的材料(命名为LNM91–700),其Li/Ni紊乱程度为14.85%,在0.5 C电流下经过100次循环后仍能保持96.05%的容量,并在5 C电流下保持175.15 mAh g–1的容量,表现出优异的循环性能和倍率性能。全电池测试显示,4.4 V的截止电压能够同时优化容量和循环稳定性。这项工作为煅烧过程的设计以及CFNR材料的电化学优化提供了宝贵的见解。

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