研究人員開發(fā)緩解正極降解的策略 提升鋰離子電池性能
發(fā)布時(shí)間:2020-07-07 14:25:00 瀏覽:60次 責(zé)任編輯:惠州市凱業(yè)盛能源有限公司
作為電動汽車和消費(fèi)電子產(chǎn)品等可再生應(yīng)用的高性能電源,鋰離子電池(LIB)需要能提供高能量密度、而不影響電池壽命的電極。據(jù)外媒報(bào)道,美國西北大學(xué)(Northwestern University)等機(jī)構(gòu)的研究人員探討高能量密度LIB電池正極材料發(fā)生降解的根源,并開發(fā)緩解降解機(jī)制的策略,以提升LIB電池性能。
此項(xiàng)研究可能對許多新興應(yīng)用有價(jià)值,特別是電動汽車和可再生能源(如風(fēng)能和太陽能)電網(wǎng)級儲能應(yīng)用。
研究人員Mark Hersam表示:“LIB電池的降解機(jī)制大部分發(fā)生在與電解液接觸的電極表面。我們嘗試了解這些表面上發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),然后制定策略,以將降解程度降至最低?!?/p>
研究人員利用表面化學(xué)特征,來識別和減少在NCA(鎳、鈷、鋁)納米顆粒合成過程中殘留的氫氧化物和碳酸鹽雜質(zhì)。他們發(fā)現(xiàn),制備LIB正極表面時(shí),首先需要使其經(jīng)過適當(dāng)退火,將正極納米顆粒加熱以去除表面雜質(zhì),然后通過原子厚度石墨烯涂層,將其鎖定至理想結(jié)構(gòu)。
在LIB電池中,用帶石墨烯涂層的NCA納米粒子制成的正極,表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能,包括低阻抗、高倍率性能、高體積能和功率密度,以及持久的循環(huán)壽命。在電極表面和電解液之間,石墨烯涂層還能起到屏障作用,從而進(jìn)一步提高電池壽命。
研究人員認(rèn)為,單獨(dú)使用石墨烯涂層就足以提高性能。然而結(jié)果顯示,在應(yīng)用石墨烯涂層之前,對正極材料進(jìn)行預(yù)退火以優(yōu)化其表面化學(xué)性能,具有重要意義。
目前這項(xiàng)工作主要集中在富鎳LIB正極上。該方法也可以推廣至其他類型的儲能電極,如鈉離子或鎂離子電池,其中含有高比表面積納米結(jié)構(gòu)材料,將為開發(fā)基于納米顆粒的高性能儲能設(shè)備鋪平道路。