Les scientifiques ont développé un nouveau type de matériau de cathode ternaire à haute quantité de nickel

À la pointe de la recherche sur les nouvelles batteries énergétiques, le développement et la préparation à grande échelle de nouveaux matériaux cathodiques à haute teneur en nickel sont particulièrement urgents. Actuellement, l'équipe du professeur Guo Hong de l'École des matériaux et de l'énergie de l'Université du Yunnan a conçu et préparé un nouveau type de matériau de cathode ternaire à haute teneur en nickel, Qui devrait être utilisé dans les cellules Li-ion et dans d'autres domaines. Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue internationale "Applied Chemistry of Germany".

L'importance des matériaux de cathode ternaire à haute teneur en nickel pour les cellules Li-ion

Le développement de nouveaux matériaux de cathode ternaire à haute teneur en nickel a attiré beaucoup d'attention en raison de leur capacité spécifique de décharge élevée, de leur bon cycle et de leur stabilité thermique. «Actuellement, les produits de ce type disponibles dans le commerce sont principalement concentrés dans le lithium nickel-cobalt-manganèse et le lithium nickel-cobalt-aluminium. Cependant, les matériaux de cathode ternaire traditionnels à haute teneur en nickel ont une stabilité de cyclage, une stabilité de l'air et une stabilité thermique médiocres, ce qui entrave gravement le processus d'industrialisation», a présenté le professeur Guo Hong. Les dernières recherches montrent que les nouveaux matériaux cathodiques à haute teneur en nickel formés par dopage avec des éléments d'état à haute valence peuvent non seulement optimiser la morphologie des particules primaires, mais également construire un transport structurellement stable et lithium-ion. couche de superréseau non affectée. Cela élimine efficacement la micro-contrainte formée par les particules secondaires pendant les processus de charge et de décharge, optimise le chemin de migration des ions lithium, et améliore efficacement la stabilité structurelle du matériau de la cathode pendant les cycles de charge et de décharge et les processus d'emballement thermique.

Avantages des nouvelles cellules Li-ion

Par conséquent, l'équipe du professeur Guo Hong a réalisé une conception précise et contrôlable de la microstructure du matériau, et combinée à des calculs théoriques, ils ont mené des recherches approfondies sur les différentes barrières de dopage d'éléments et leurs mécanismes de dopage concurrents, et ont analysé le degré d'appariement et les mécanismes d'interaction entre la couche de revêtement du conducteur de lithium-ion de surface et la matrice. Ensuite, ils ont assemblé une batterie lithium-ion liquide avec du graphite comme électrode négative et le nouveau matériau de cathode ternaire à haute teneur en nickel comme électrode positive, et ont systématiquement évalué la stabilité de cyclage du matériau.

Les résultats montrent que l'équipe de recherche a préparé avec succès du lithium à haute teneur en nickel (> 90%) nickel-cobalt-molybdène avec un super réseau sous la surface, du titane dopé à la phase en vrac, et conducteur d'ion de lithium revêtu de surface. Ses caractéristiques structurelles uniques peuvent améliorer la stabilité à long cycle du matériau de la cathode à partir de multiples perspectives, dans lesquelles le nano-revêtement peut supprimer les réactions secondaires entre l'électrolyte et le matériau de la cathode, et les structures en superréseau peuvent stabiliser efficacement la structure en couches déléthiées, inhibant ainsi la reconstruction de la structure en couches à la structure en forme de sel gemme; Le dopage au titane peut augmenter l'espacement entre les couches de la couche lithium-oxygène et améliorer la conductivité électronique.

«Cette stratégie de synthèse innovante est également applicable au développement d'autres nouveaux matériaux cathodiques à haute teneur en nickel, offrant une nouvelle approche pour la prochaine génération de cellules Li-ion avec des coûts de production inférieurs, une meilleure stabilité du cycle, et une densité d'énergie plus élevée», a déclaré le professeur Guo Hong.

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