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白莹教授课题组在Nanoscale报道锂离子电池高电压正极材料研究新进展

发布日期: 2021-04-01

 

近期,我院白莹教授课题组在锂离子电池高电压正极材料改性研究领域取得新进展,相关成果以“Constructing compatible interface between Li7La3Zr2O12solid electrolyte and LiCoO2cathode for stable cycling performances at 4.5 V”为题在Nanoscale(https://doi.org/10.1039/D1NR01079D,SCI一区,物理类期刊,IF= 6.895)上发表。我院硕士研究生董玉婉为论文第一作者,赵慧玲博士和白莹教授为论文共同通讯作者。

锂离子电池具有能量密度大、输出电压高、循环寿命长、环境污染小等优点,已在便携式数码电子产品中获得广泛应用,在电动汽车、大型储能、航空航天等领域亦具有广阔的应用前景。为了在有限的体积下获得高电池容量,除了使用高比容量正负极材料、高能电解液、更薄隔膜外,提高其充电截止电压也是一种重要手段,因此这就需要使用高电压正极材料。在该研究工作中,白莹课题组将一种典型的快离子导体Li7La3Zr2O12包覆于广泛商用的锂离子电池正极材料LiCoO2表面,利用Li7La3Zr2O12材料的电化学稳定性及其高的离子传导特性,一方面隔绝LiCoO2正极材料与电解液直接接触,稳定高电压长循环过程中LiCoO2的表面结构,抑制Co元素溶出与界面阻抗增长,另一方面有效地提高LiCoO2材料的Li+传输性能,稳定材料室温与高温下的电化学性能。同时,Li7La3Zr2O12是一种受到广泛关注的固态电解质材料,在当前高安全性全固态电池材料研发应用中具有重要地位。因此,本研究工作不仅为高电压二次离子电池材料界面的构筑和调控以及性能提供了新途径,而且对设计高电压高能量密度高稳定性的先进固态电池提供了新的研究思路和技术手段。

图1 快离子导体Li7La3Zr2O12改性后的LiCoO2正极材料在4.5V高截止电压下的长循环特性


图2 快离子导体Li7La3Zr2O12对LiCoO2正极材料改性机理示意图

以上研究工作受到国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划子课题、河南省教育厅科技创新团队、河南省教育厅科技创新人才、河南大学杰出青年培育基金等经费的资助。