Cientistas desenvolveram um novo tipo de material de cátodo ternário de alto níquel

Na vanguarda da pesquisa de novas baterias de energia, o desenvolvimento e a preparação em larga escala de novos materiais catódicos de alto níquel é particularmente urgente. Atualmente, a equipe do professor Guo Hong da Escola de Materiais e Energia da Universidade de Yunnan projetou e preparou um novo tipo de material catódico ternário de alto níquel, Que se espera que seja usado em células de íon-lítio e outros campos. Os resultados da pesquisa foram publicados na revista internacional "Applied Chemistry of Germany".

A importância de materiais de cátodo ternário de alto níquel para células de íon-lítio

O desenvolvimento de novos materiais de cátodo ternário com alto teor de níquel atraiu muita atenção devido à sua alta capacidade específica de descarga, bom ciclo e estabilidade térmica. "Atualmente, produtos desse tipo disponíveis comercialmente estão concentrados principalmente em lítio de níquel-cobalto-manganês e lítio de níquel-cobalto-alumínio. No entanto, os materiais tradicionais de cátodo ternário de alto níquel têm baixa estabilidade de ciclagem, estabilidade do ar e estabilidade térmica, o que prejudica seriamente o processo de industrialização ", apresentou o professor Guo Hong. A pesquisa mais recente mostra que os novos materiais catódicos de alto níquel formados por dopagem com elementos de estado de alta valência podem não apenas otimizar a morfologia das partículas primárias, mas também construir um transporte de íons de lítio estruturalmente estável camada supertreliça não afetada. Isso efetivamente elimina o micro-estresse formado por partículas secundárias durante os processos de carga e descarga, otimiza o caminho de migração de íons de lítio, e melhora efetivamente a estabilidade estrutural do material do cátodo durante os ciclos de carga e descarga e processos de fuga térmica.

Vantagens das novas células Li-ion

Portanto, a equipe do professor Guo Hong realizou um projeto preciso e controlável da microestrutura do material e combinado com cálculos teóricos, eles conduziram pesquisas aprofundadas sobre diferentes barreiras de dopagem de elementos e seus mecanismos de dopagem concorrentes e analisaram o grau de correspondência e os mecanismos de interação entre a camada de revestimento do condutor de íon de lítio de superfície e a matriz. Em seguida, eles montaram uma bateria de íon-lítio líquido com grafite como o eletrodo negativo e o novo material do cátodo ternário de alto níquel como o eletrodo positivo e avaliaram sistematicamente a estabilidade do ciclo do material.

Os resultados mostram que a equipe de pesquisa preparou com sucesso níquel-cobalto-molibdênio-lítio com alto teor de níquel (> 90%) com uma superrede de subsuperfície, titânio dopado em fase de massa, e condutor de íon de lítio revestido de superfície. Suas características estruturais únicas podem melhorar a estabilidade de ciclo longo do material do cátodo de múltiplas perspectivas, em que o nano-revestimento pode suprimir reações colaterais entre o eletrólito e o material do cátodo, e as estruturas de superrede podem efetivamente estabilizar a estrutura em camadas delitiada, inibindo assim a reconstrução da estrutura em camadas para a estrutura semelhante a sal-gema; O doping de titânio pode aumentar o espaçamento entre camadas da camada de lítio-oxigênio e melhorar a condutividade eletrônica.

"Esta estratégia de síntese inovadora também é aplicável ao desenvolvimento de outros novos materiais catódicos de alto níquel, fornecendo uma nova abordagem para a próxima geração de células de iões de lítio com custos de produção mais baixos, melhor estabilidade de ciclo, e maior densidade de energia", disse o professor Guo Hong.

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