AEM：电化学-机械兼容微结构的富镍层状正极材料用于全固态锂电池

兔兔

2019-12-22

锂离子电池使用的易燃有机液体电解质（LE）引起了严重的安全隐患，使用不燃和单离子导电无机固体电解质（SEs）是解决锂电池安全问题的终极选择。在各种SE材料中，硫化物SE的离子电导率可与LE相媲美。尽管富镍正极材料与高导电性和机械可烧结的硫化物固体电解质相结合对于实用的全固态锂电池（ASLB）来说是必不可少的，但它们的性能很差。此外，关于在传统的液体电解质电池中使用Li[Ni，Co，Mn]O₂的普遍观点，即在Ni含量增加时，以降低循环稳定性为代价增加容量，尚未在ASLB中应用。基于此，汉阳大学的Yoon Seok Jung和Yang‐Kook Sun通过互补分析阐明了被忽视但占主导地位的电化学-机械作用对ASLBs中富Ni正极性能的影响。传统的具有随机取向晶粒的Li[Ni_0.80Co_0.16Al_0.04]O₂（NCA80）即使在初始循环时也容易发生严重的颗粒崩解，而全浓度梯度的Li[Ni_0.75Co_0.10Mn_0.15]O₂（FCG75）的径向取向棒状晶粒可适应体积变化，保持机械完整性。这解释了它们在30 °C下的可逆容量（156 vs 196 mAh g⁻¹），初始库仑效率（71.2 vs 84.9％）和容量保持率（200个循环后46.9 vs 79.1％）方面的不同。还探讨了FCG75/Li₆PS₅Cl优于NCA80/Li₆PS₅Cl的界面稳定性，最后，演示了FCG75/Li ASLB的可逆性。结果表明，FCG75的性能在ASLB领域中排名最高。

Sung Hoo Jung, Un-Hyuck Kim, Jae-Hyung Kim, Seunggoo Jun, Chong S. Yoon, Yoon Seok Jung, Yang-Kook Sun. Ni-Rich Layered Cathode Materials with Electrochemo-Mechanically Compliant Microstructures for All-Solid-State Li Batteries. Advanced Energy Materials, 2019, 1903360.

DOI: 10.1002/aenm.201903360.

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201903360