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AM：反尖晶石结构Mg2TiO4涂层中的电介质极化可抑制富锂正极材料的氧析出

兔兔
2020-04-02


高能量富锂层状正极材料(≈900 Wh kg−1)在循环过程中会遭受严重的容量衰减和电压衰减，这与层状结构向尖晶石结构的相变和氧氧化还原反应有关。目前的研究主要集中在表面改性上，以抑制这种不必要的结构转变。然而，真正的挑战可能源于充电时持续释放的氧气。有鉴于此，南洋理工大学Xiaodong Chen与中国科学院化学研究所曹安民研究员等人报道了用反尖晶石结构Mg2TiO4作为概念证明材料，在表面涂层中使用电介质极化来抑制富锂材料的氧析出。

 

本文要点：

1）结果表明，在表面层中产生的反向电场可有效抑制体相氧阴离子的向外迁移。同时，通过密度泛函理论模拟证明，Mg和Ti等高氧亲合元素可通过增强氧释放反应的能量势垒来很好地稳定富Li材料的表面氧。

2）受益于这些特性，改进的富锂电极表现出令人印象深刻的可循环性，即使在2 C（约0.5 A g−1）倍率下循环700次后，仍具有约81％的高容量保持率，远优于未经修饰的富锂电极（约44％）。此外，Mg2TiO4涂层大大降低了富锂材料的电压衰减，降解率降低了约65％。

这项工作为操纵电极材料的表面化学来控制高能量密度可充电电池的氧活性提出了新的见解。

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Wei Zhang, et al. Dielectric Polarization in Inverse Spinel-Structured Mg2TiO4 Coating to Suppress Oxygen Evolution of Li-Rich Cathode Materials. Adv. Mater. 2020, 2000496.

DOI: 10.1002/adma.202000496

https://doi.org/10.1002/adma.202000496




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