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中美韓的科學(xué)家一起做了這件事
來源： 時(shí)間：2023-04-21 14:58:59 瀏覽：1990次

第一作者：Moonsu Yoon和董巖皓

通訊作者：李巨教授和Jaephil Cho

通訊單位：美國(guó)麻省理工學(xué)院、韓國(guó)蔚山國(guó)立科技學(xué)院

DOI: 10.1038/s41560-023-01233-8

研究背景

隨著汽車和其他應(yīng)用對(duì)儲(chǔ)能的需求不斷增長(zhǎng)，研究具有更高能量密度、更長(zhǎng)的循環(huán)壽命和更高安全性的鋰離子電池迫在眉睫。目前，高鎳三元和富鋰錳基正極材料大多為多晶形態(tài)，而多晶正極材料在電池循環(huán)過程中易開裂，產(chǎn)生大量未經(jīng)保護(hù)的電化學(xué)活性表面，加劇了正極材料與電解液之間的副反應(yīng)，導(dǎo)致全電池電化學(xué)性能的衰減。因此，單晶層狀正極是理想的電池材料，為防止鋰蒸發(fā)、晶格缺陷以及顆粒團(tuán)聚，通常只能在一定的溫度范圍內(nèi)制備，使得高相純度、良好電化學(xué)性能和可擴(kuò)展性的單晶正極的生產(chǎn)仍然具有挑戰(zhàn)性。基于此，麻省理工學(xué)院李巨教授和韓國(guó)蔚山國(guó)立科技學(xué)院Jaephil Cho等人報(bào)道了單晶正極材料合成的共晶鹽輔助行星式離心解聚法。

文章要點(diǎn)

1、作者提出了一種全新的行星式離心解聚工藝，通過溫和條件下的機(jī)械化學(xué)過程，成功制備出了具有優(yōu)異電化學(xué)性能和穩(wěn)定性的微米級(jí)富鋰錳基單晶正極和高鎳三元單晶正極，為單晶正極的合成提供了一種通用的解決策略。

2、富鋰錳基正極和高鎳三元正極的單晶化提供了電池優(yōu)異的電化學(xué)性能，能顯著提升循環(huán)性能、延緩電壓衰減、抑制析氧和過渡金屬溶解。該方法簡(jiǎn)單、可宏量制備，能夠在相對(duì)溫和且可控的條件下進(jìn)行，具有很好的工業(yè)化前景。

圖文展示

圖1. 用于單晶正極合成的行星式離心解聚示意圖

圖2. 行星式離心解聚過程中共晶鋰鹽引起的二次顆粒解團(tuán)聚 

圖3. 共晶鋰鹽與過渡金屬氧化物前驅(qū)體的反應(yīng)浸潤(rùn)

圖4. 單晶富鋰錳基正極的結(jié)構(gòu)表征

圖5. 單晶富鋰錳基正極的電化學(xué)性能

圖6. 高鎳三元單晶正極的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能

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