Tổng quan về Thách thức và Những Tiến bộ Gần đây trong Hiệu suất Điện hóa của Vật liệu Cathode Giàu Li và Mn với Dung lượng Cao cho Pin Li‐Ion

Advanced Energy Materials - Tập 8 Số 8 - 2018
Prasant Kumar Nayak1,2, Evan M. Erickson1, Florian Schipper1, Tirupathi Rao Penki1, N. Munichandraiah3, Philipp Adelhelm2, Hadar Sclar1, Francis Amalraj1, Boris Markovsky1, Doron Aurbach1
1Department of Chemistry and Center for Nano-Technology and Advanced Materials, Bar-Ilan University, Ramat-Gan, 5290002 Israel
2Institute for Technical Chemistry and Environmental Chemistry, Center for Energy and Environmental Chemistry (CEEC Jena), Friedrich-Schiller University Jena, Philosophenweg 7a, 07743 Jena, Germany
3Department of Inorganic and Physical Chemistry, Indian Institute of Science, Bangalore 560012, India

Tóm tắt

Tóm tắtCác oxit lớp Li và Mn thay thế, xLi2MnO3·(1–x)LiMO2 (M=Ni, Mn, Co), là những vật liệu cathode hứa hẹn cho pin Li‐ion nhờ vào dung lượng riêng cao có thể vượt quá 250 mA h g−1. Tuy nhiên, những vật liệu này gặp phải vấn đề về dung lượng không hồi phục cao trong chu kỳ đầu tiên, sự suy giảm dung lượng dần dần, khả năng tản điện thấp, hiện tượng trễ điện áp nạp-xả đáng kể, và sự suy giảm điện áp xả trung bình lớn trong quá trình chu kỳ. Hiện tượng gây hại này được quy cho sự biến đổi cấu trúc không hồi phục khi chu kỳ của những cathode này liên quan đến các điện thế ≥4.5 V cần thiết cho quá trình nạp của chúng. Sự vô hiệu hóa của kim loại chuyển tiếp cùng với sự gia tăng điện trở và sự chuyển đổi một phần từ cấu trúc lớp sang spinel trong quá trình chu kỳ là những nguyên nhân có thể dẫn đến sự giảm điện áp. Việc pha tạp các vật liệu giàu Li, Mn bằng Na, Mg, Al, Fe, Co, Ru, v.v. là hữu ích để ổn định dung lượng và giảm thiểu sự suy giảm điện áp xả của xLi2MnO3·(1–x)LiMO2 điện cực. Các sửa đổi bề mặt bằng cách phủ mỏng Al2O3, V2O5, AlF3, AlPO4, v.v. hoặc bằng cách xử lý khí (ví dụ, bằng NH3) cũng có thể nâng cao tính ổn định điện áp và dung lượng trong quá trình chu kỳ. Bài báo này mô tả các kết quả từ tài liệu gần đây và những nỗ lực đang diễn ra từ các nhóm nghiên cứu của chúng tôi nhằm cải thiện hiệu suất của các vật liệu giàu Li, Mn. Chúng tôi cũng tập trung vào việc chế tạo các cathode không chứa cobalt, đó là những vật liệu tích hợp lớp-đá spinnel với dung lượng có thể phục hồi cao và hiệu suất ổn định.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1021/cr020731c

10.1039/c1ee01598b

10.1021/jz400032v

10.1021/jz2001216

10.1016/0025-5408(80)90012-4

10.1149/1.2789404

10.1246/cl.2001.642

10.1149/1.3212850

10.1016/j.jpowsour.2008.09.090

10.1016/j.mattod.2014.10.040

10.1016/j.ssi.2008.01.048

10.1016/j.jelechem.2014.09.005

10.1021/am403684z

10.1016/j.jpowsour.2013.01.063

10.1021/acsenergylett.6b00150

10.1002/aenm.201300787

10.1021/acsami.5b09641

10.1006/jssc.1993.1182

10.1016/S0378-7753(99)00066-X

10.1149/1.3110803

10.1016/j.electacta.2013.03.029

10.1007/s10008-013-2221-1

10.1002/aenm.201300998

10.1149/1.1407994

10.1021/acs.accounts.5b00277

10.1149/2.0071514jes

10.1039/C5EE03573B

10.1039/C4RA12454E

10.1021/am504701s

10.1016/j.electacta.2010.12.049

10.1039/C5NJ02423D

10.1039/C4TA06552B

10.1039/b417616m

10.1039/c2cp40745k

10.1063/1.2931002

10.1149/1.2968956

10.1021/cm200250a

10.1002/adma.200904247

10.1021/cm301140g

10.1002/aenm.201300950

10.1002/anie.201301236

10.1021/ja410137s

10.1021/cm030194s

10.1021/jp301879x

10.1021/cm200831c

10.1016/j.jpowsour.2007.11.077

10.1149/2.1221607jes

10.1038/ncomms9711

10.1021/acs.chemmater.6b04815

10.1038/nmat4864

10.1039/C5EE03048J

10.1039/C6TA00174B

10.1149/2.0531614jes

10.1021/jacs.5b01424

10.1021/acs.jpcc.5b10475

10.1038/nmat3699

10.1038/nmat4551

10.1038/nchem.2471

10.1126/science.aac8260

10.1149/2.0461701jes

10.1016/j.nanoen.2015.12.027

10.1038/nmat4479

10.1149/2.0101410jes

10.1149/2.1001702jes

10.1021/cm504583y

10.1002/celc.201500339

10.1021/ja062027

10.1002/aenm.201501010

10.1149/1.2180528

10.1016/j.elecom.2008.10.036

10.1039/b823506f

10.1016/j.electacta.2012.05.142

10.1016/j.jpowsour.2009.02.005

10.1149/1.3515900

10.1016/j.jpowsour.2011.07.054

10.1021/am504412n

10.1039/C4RA10097B

10.1039/c2jm33484d

10.1039/c3ta12296d

10.1039/C5RA03445K

10.1021/nn305065u

10.1038/nmat4137

10.1021/jp0674367

10.1149/2.091311jes

10.1016/j.electacta.2012.10.111

10.1021/am508579r

10.1002/aenm.201500274

10.1038/ncomms13598

10.1149/2.040403jes

10.1016/j.electacta.2013.05.145

10.1149/2.044202jes

10.1149/2.0321503jes

10.1149/2.0461410jes

10.1149/2.070403jes

10.1021/acsami.6b07959

10.1002/aenm.201502398

10.1039/C6CP07383B

10.1016/j.ceramint.2015.08.104

10.1016/j.electacta.2014.06.155

10.1016/j.jpowsour.2015.02.085

10.1016/j.jpowsour.2015.06.059

10.1002/cssc.201500143

10.1016/j.elecom.2006.09.014

10.1149/1.3151963

10.1021/cm2034992

10.1039/C4CP04087B

10.1149/2.0681414jes

10.1039/C5RA03289J

10.1002/cssc.201600576

10.1016/0167-2738(94)90267-4

10.1038/ncomms12108

10.1039/c2jm30989k

10.1021/am5089764

10.1002/aenm.201700708

10.1039/C3TA12440A

10.1021/acsami.6b06733

10.1016/j.jpowsour.2016.03.107

10.1021/acsami.6b04849

10.1039/C6RA25275C

10.1021/jp501970j

10.1016/j.elecom.2012.08.016

10.1149/2.0251504jes

10.1016/j.jpowsour.2015.07.065

10.1016/j.elecom.2010.03.024

10.1039/C4RA04976D

10.1039/c3ta11580a

10.1039/C4TA01790K

10.1016/j.electacta.2014.06.055

10.1016/j.electacta.2012.06.118

10.1039/C4TA02947J

10.1002/aenm.201400062

10.1002/aenm.201401156

10.1039/C5TA06945A

10.1039/C5TA02233A

10.1149/1.1870755

10.1016/j.jallcom.2008.06.123

10.1016/j.mseb.2016.04.012

Thông tin
Thông tin xuất bản

Advanced Energy Materials

Tập 8 Số 8

Thông tin tác giả