亚洲va中文字幕欧美不卡-亚洲va在线va天堂成人-亚洲va在线va天堂va手机-亚洲va在线va天堂va888www-国产精品扒开腿做爽爽爽王者A片-国产精品白浆一区二小说

研究背景

在富鋰錳基正極材料上構建能穩定陰離子氧化還原反應的保護層是其獲得長循環穩定性的關鍵。然而，對富鋰錳基二次顆粒內部的一次顆粒暴露表面的保護通常被人們所忽略，且難以進行觀測與表征，更不用說研究其內部一次顆粒的表面工程對循環穩定性的影響

文章摘要

近日廈門大學彭棟梁教授和謝清水特任研究員提出了一種通過調整硼鎳復合物包覆層分布狀態來高效調控富鋰錳基正極材料循環穩定性的方法。理論計算和實驗結果表明，全表面的硼鎳復合物包覆層不僅可以鈍化界面氧的活性并提高其穩定性，還可以起到分壓和保護層的作用，并在循環過程中逐步激活氧化還原反應。電化學性能測試結果表明，精心設計的無鈷富鋰錳基正極材料展現出最高的放電比容量保持率，在1 C下循環400圈和在5 C下循環800圈后的放電比容量保持率分別為91.1%和94.3%。特別地，該調控策略具有較好的普適性，適用于其它不同形貌的富鋰正極材料。相關成果以“Regulation of interfacial lattice oxygen activity by full-surface modification engineering towards long cycling stability for Co-free Li-rich Mn-based cathode”為題發表于國際學術期刊《Small》，廈門大學材料學院彭棟梁教授和謝清水特任研究員為本文的通訊作者，廈門大學材料學院博士研究生郭慰彬為本文的第一作者。

圖文賞析

如圖1所示，理論計算表面，Ni和B元素可以有效降低界面氧的活性。

圖1. (a) Li₂MnO₃相表面和無定形硼鎳復合物之間的模擬界面的原子結構圖。(b) 模擬界面的二維切片圖，虛線是Li₂MnO₃相表面和無定形硼鎳復合物之間的界面。(c, d)晶格氧的態密度和局部配位環境，其中，(c)中O原子的周圍配位環境為兩個Mn和四個Li原子，(d)為O原子的周圍配位環境為兩個Mn、一個Li、兩個Ni和一個B原子。

在圖2中，作者采用液相法在富鋰正極材料的表面構建硼鎳復合物包覆層，并通過控制反應時間和增加潤濕步驟來調控包覆層分布狀態。

圖2. (a) 全表面包覆硼鎳復合物的工藝示意圖。(b-d) NBLRM3中二次顆粒(b)和局部表面(c)的SEM圖，以及一次顆粒的HRTEM圖(d)。(e) NBLRM3切片的TEM圖。

如圖3所示，電化學性能測試結果表明包覆層就像串聯電路中的電阻一樣承擔部分電壓，這就導致需要更高的充電電壓才能激活改性樣品中的界面氧。那么在相同的充電截止電壓下，首次充電后，改性樣品中會有部分界面氧處于未激活狀態，而未被激活的界面氧將在后續的循環中繼續被激活，表現為容量爬坡現象，同時富鋰正極材料的被包覆表面積越大，爬坡比例越高。

圖3. (a) CFLRM、NBLRM1、NBLRM2和NBLRM3在0.2 C下的首次充放電曲線。(b) CFLRM和NBLRM3在1 C下的循環性能圖。(c) NBLRM1、NBLRM2和NBLRM3在1 C下的比容量爬坡率柱狀圖。(d) CFLRM和NBLRM3在5 C下的循環性能圖。

圖4的結果表明，硼鎳復合物包覆層的構建可以有效增強晶體結構的穩定性、抑制界面副反應和產氣，以及誘導形成穩定的陰極/電解質界面層。其中從圖4(c)中可以看出，以NBLRM3為正極的軟包電池，其循環充放電過程中的總產氣量明顯少于以CFLRM為正極的軟包電池。原位產氣對比實驗是借助于元能科技（廈門）有限公司的原位產氣體積監控儀（GVM2200, IEST）進行測試的。

圖4. (a，b）在0.5 C下前三圈循環過程中CFLRM (a) 和NBLRM3 (b) 的（003）衍射峰的原位演變圖。(c，d) 在0.2 C下以CFLRM和NBLRM3為正極的軟包電池的首圈循環過程中質量-比體積變化曲線 (c) 和相應的質量-比體積變化量柱狀圖 (d)。(e，f) 在1 C下循環后的CFLRM (e) 和NBLRM3 (f) 的C 1s、O 1s和F 1s的高分辨XPS光譜。

如圖5所示，該策略也適用于其它種類的富鋰正極材料，即富鋰正極材料存在包覆層后，首次充電后，部分未激活的界面氧會在后續的循環中逐漸被激活，從而表現出容量爬坡的現象，且富鋰正極材料的被包覆表面積越大，爬坡比例越高。

圖5. (a) SPLRM、NBSPLRM、PPLRM和NBPPLRM在0.2 C下的首次庫倫效率柱狀圖。(b) SPLRM和NBSPLRM在1 C下的循環性能圖。(c) PPLRM和NBPPLRM在1 C下的循環性能圖。(d) SPLRM、NBSPLRM、PPLRM和NBPPLRM在1C下循環400圈后的比容量保持率柱狀圖。

總結

本工作提出了一種在無鈷富鋰錳基正極材料上構建全表面硼鎳復合物包覆層的高效方法。理論計算和實驗結果表明，硼鎳復合物包覆層起到了分壓、保護層和鈍化表面晶格氧的作用，可以在循環過程中逐步激活氧化還原活性，進而有效改善電極材料的電化學性能。具體來說，全表面包覆的NBLRM3正極材料表現出更高的首次庫侖效率和更好的倍率性能與循環穩定性：在1 C下循環400圈的在5 C下循環800圈后的放電比容量保持率分別為91.1%和94.3%。此外，該通過液相法來調整硼鎳復合物包覆層分布狀態以提高富鋰錳基正極材料電化學性能的簡單策略具有較好的普適性，有利于推動具有陰離子氧化還原活性的高容量正極材料的實際應用。

文獻原文

Weibin Guo, Yinggan Zhang, Liang Lin, Yuanyuan Liu, Mengjian Fan, Guiyang Gao, Shihao Wang, Baisheng Sa, Jie Lin, Qing Luo, Baihua Qu, Laisen Wang, Ji Shi, Qingshui Xie,* and Dong-Liang Peng*. Regulation of interfacial lattice oxygen activity by full-surface modification engineering towards long cycling stability for Co-free Li-rich Mn-based cathode. Small. 

IEST元能科技相關測試設備推薦

PRCD系列粉末電阻&壓實密度儀（IEST元能科技）：

BER系列極片電阻儀（IEST元能科技）：

GVM系列原位產氣體積監控儀（IEST元能科技）：