青海鹽湖所李武/張波:提升磷酸鐵鋰電池極端溫度耐受性
磷酸鐵鋰(LFP)鋰離子電池(LIBs)在全球范圍內(nèi)廣泛應用于電子通信設備、電動汽車或混合動力汽車以及能源儲存。然而,由于鋰離子擴散速率及其在極端環(huán)境條件下的性能受到限制,其發(fā)展一直受阻。
中國科學院青海鹽湖研究所李武、張波等利用超細納米Mg(OH)2(MH)制備了一種復合正極材料, 以改善磷酸鐵鋰(LFP)鋰離子電池的鋰離子擴散和極端環(huán)境性能。具體而言,這項工作首先通過帶電黃原膠聚合物分子在電場力作用下的轉(zhuǎn)變和黃原膠網(wǎng)絡的自組裝,在陰極表面的局部區(qū)域設計了一個柔性密閉空間;然后,在局部柔性密閉空間內(nèi)通過陰極電沉積制備出20納米的納米MH,并在重力作用下穿過黃原膠網(wǎng)絡時進行原位表面改性。結(jié)果,LFP-MH顯著改變了陰極電解質(zhì)界面膜的密度和均勻性,并提高了電解液的親和性。
因此,Li||LFP-MH半電池表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率能力(5 C時為110 mAh g-1)和長期循環(huán)性能(1 C下1000次循環(huán)后為116.6 mAh g-1),在60℃下循環(huán)150次后仍能保持100 mAh g-1以上,并且在5 V高截止電壓下循環(huán)400次后,陰極材料沒有發(fā)生結(jié)構(gòu)塌陷。此外,電池在循環(huán)100次后內(nèi)阻也明顯下降。總體而言,這項研究為實現(xiàn)具有優(yōu)異電化學性能和極端環(huán)境耐受性的LiFePO4鋰離子電池取得了重大進展。
Ultra-Fine Nano-Mg(OH)2 Electrodeposited in Flexible Confined Space and its Enhancement of the Performance of LiFePO4 Lithium-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202307215