科学者は新しいタイプの高ニッケル三元カソード材料を開発しました

新エネルギー電池研究の最前線では、新しい高ニッケルカソード材料の開発と大規模な準備が特に緊急です。現在、雲南大学材料エネルギー学部のGuo Hong教授のチームは、新しいタイプの高ニッケル三元カソード材料を設計および準備しました。 リチウムイオン细胞および他の分野で使用されることが期待される。 研究結果は、国際ジャーナル「ドイツの応用化学」に掲載されました。

リチウムイオン電池用の高ニッケル三元カソード材料の重要性

新しい高ニッケル三元カソード材料の開発は、その高い放電比容量、優れたサイクリングおよび熱安定性のために多くの注目を集めています。 「現在、この種の市販の製品は、主にニッケル-コバルト-マンガンリチウムとニッケル-コバルト-アルミニウムリチウムに集中しています。 しかし、従来の高ニッケル三元カソード材料は、サイクル安定性、空気安定性、および熱安定性が低く、工業化プロセスを深刻に妨げています」とGuoHong教授は紹介しました。 最新の研究によると、高原子価状態の元素をドーピングすることによって形成された新しい高ニッケルカソード材料は、一次粒子の形態を最適化するだけでなく、構造的に安定したリチウムイオン輸送を構築することができます影響を受けない超格子層。 これにより、電荷および放電プロセス中に二次粒子によって形成される微小応力が効果的に排除され、リチウムイオンの移動経路が最適化され、充電および放電サイクルおよび熱暴走プロセス中のカソード材料の構造的安定性を効果的に改善します。

新しいリチウムイオン细胞の利点

したがって、Guo Hong教授のチームは、材料の微細構造の正確で制御可能な設計を実行し、理論計算と組み合わせて、彼らは、さまざまな元素ドーピングバリアとそれらの競合するドーピングメカニズムについて詳細な研究を行い、表面のリチウムイオン伝導体コーティング層とマトリックスの間の一致度と相互作用メカニズムを分析しました。 次に、負極としてグラファイト、正極として新しい高ニッケル三元カソード材料を使用した液体リチウムイオン電池を組み立て、材料のサイクル安定性を体系的に評価しました。

結果は、研究チームが表面下超格子、バルク相ドープチタンを使用した高ニッケル (> 90%) ニッケル-コバルト-モリブデンリチウムの調製に成功したことを示しています。そして表面コーティングされたリチウムイオンコンダクター。 そのユニークな構造的特徴は、複数の観点からカソード材料の長いサイクル安定性を改善することができ、ナノコーティングは電解質とカソード材料の間の副反応を抑制することができます。超格子構造は、脱リチウム化された層状構造を効果的に安定させることができるため、層状から岩塩のような構造への再構築を阻害します。 チタンドーピングは、リチウム-酸素層の層間間隔を広げ、電子伝導率を向上させることができます。

「この革新的な合成戦略は、他の新しい高ニッケルカソード材料の開発にも適用でき、より低い製造コスト、より良いサイクル安定性を備えた次世代のリチウムイオン電池の新しいアプローチを提供します。そしてより高いエネルギー密度」と語った。

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