Стратегия уменьшения быстрого ухудшения мощности катодов, богатых Ni

Кредит: Ryu et al.(Nature Energy, 2023).

Слоистые материалы никеля (Ni)-Rich часто использовались в качестве катодов в батарейных клетках из-за их выгодных свойств, которые могут увеличить плотность энергии клеток.Тем не менее, способность катодов, богатых Ni, может быстро ухудшаться из-за реакционной способности материалов, которая вызывает нежелательные боковые химические реакции.

Исследователи из Университета Ханьян в Сеуле недавно представили новую стратегию, которая могла бы помочь повысить производительность этих катодов, что позволило им сохранять свои способности в течение более длительных периодов времени.Эта стратегия, представленная в статье, опубликованной в Nature Energy, включает в себя простой процесс промывки, который помогает удалить остаточные литиевые соединения на катодах, а также покрывать их, чтобы уменьшить необоснованные реакции.

«Нестабильность слоистых катодных материалов, богатых Ni, в литий-ионных батареях объясняется их реакционной способностью лабильной поверхности»,-написали Хун-Хи Рю, Хен-Ву Лим и их коллеги в своей статье.«Эта реакционная способность вызывает образование остаточных примесей лития на катодной поверхности и тяжелых побочных реакций с помощью электролита. Мы предлагаем процесс промывки, используя совместно растянутую воду для одновременного удаления остаточного лития и образуя защитное покрытие на слоистых катоде.».

Ключевой целью недавней работы этой группы исследователей было определение эффективного метода для преодоления ограничений катодов, богатых NI, что, в свою очередь, может помочь увеличить продолжительность батарей во времени.Их предлагаемая стратегия влечет за собой промывание катодов с помощью водного раствора-кобальта (CO).

Этот процесс промывки вызывает реакцию с остаточным литием на внешней поверхности катодов, что приводит к образованию тонкого, равномерного и обогащенного защитным слоем.Сформированный слой устраняет прямой контакт между катодом и электролитом внутри ячейки аккумулятора, что предотвращает дальнейшие побочные реакции и последующее быстрое ухудшение катода с течением времени.

«Промывание вызывает реконструкцию ближней поверхности структуры посредством реакций с остаточными соединениями лития, тем самым предотвращая прямой контакт между электролитом и поверхностью, богатой NI»,-объяснили Рю, Лим и их коллеги.«Дополнительное фториновое покрытие на промытых катоде препятствует разложению солей, предотвращая побочные продукты запускать автокаталитические боковые реакции на границе с электролитом-катодам и тем самым подавлять генерацию газа во время езды на велосипеде».

Стратегия стирки и покрытия, введенная Рю, Лим и их сотрудники была проверена в серии первоначальных экспериментов.Результаты показали, что он успешно расширил жизненный цикл катодов, богатых Ni, не ставя под угрозу плотность и безопасность энергии.

В будущем эта недавняя работа может быть использована для разработки более безопасных и более долговечных батарей для электромобилей и другой крупномасштабной электроники.Кроме того, другие исследовательские группы могут черпать вдохновение в своих выводах, чтобы разработать другие многообещающие методы для предотвращения быстрого ухудшения мощности, обычно сообщающихся в катодах, богатых Ni.

Больше информации: Hoon-Hee Ryu и др., Приблизительная реконструкция в слоистых катодах, богатых Ni, для высокопроизводительных литий-ионных батарей, природа энергия (2023).Doi: 10.1038/s41560-023-01403-8.