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科学研究
聚丙烯酸质子化效应助力富锂正极的界面调控
 最后更新: 2020-05-07  作者: 佚名  浏览: 207次

  富锂锰基氧化物(LRMO)具有低成本、高可逆容量(>250 mAh/g)等优点,被业界认为是下一代锂离子电池中极具吸引力的正极材料。然而,LRMO较差的循环性能与快速的电压衰减等问题严重阻碍了其规模化应用。
  近期,武汉大学曹余良教授和先进储能材料国家工程彩票注册 钟发平等人利用聚丙烯酸(PAA)作为粘结剂制备了富锂正极电极,并在制备过程中实现了对该活性材料的表面修饰。其中,PAA的羧基与LRMO的表面复合形成均匀致密的包覆层,此外二者之间的H+/Li+离子交换也促使LRMO表面部分质子化。上述两种效果合力抑制了电解液对LRMO的侵蚀,并减少了循环过程中过渡金属离子的溶出与迁移,稳固了LRMO的晶体结构。该项研究成果发表在Advanced Energy Materials (2020, 10(15): 1904264),题为“Suppressing Voltage Fading of Li‐Rich Oxide Cathode via Building a Well‐Protected and Partially‐Protonated Surface by Polyacrylic Acid Binder for Cycle‐Stable Li‐Ion Batteries”。 

 


图1. PAA对LRMO界面调控及保护的示意图
(图片来源:彩票注册_彩票最佳网投平台_彩票最新平台app-诚信第一 Advanced Energy Materials 2020, 10(15): 1904264 )


  该工作中,PAA修饰的LRMO循环100周电压衰退仅为104 mV,长循环中也展现出相当优异的稳定性(循环500周容量保持率为88%)。此外,作者还采用DFT计算了相关活化能,揭示了表面质子化抑制LRMO中过渡金属溶出的机理。该研究中简单高效的界面调控方法,延缓了循环中LRMO的电压衰退,同时提高了其容量保持率,为富锂材料的改性研究与应用提出了新的思路。

 

 
图2. LRMO界面质子化过程及过渡金属溶出抑制作用的示意图
(图片来源:彩票注册_彩票最佳网投平台_彩票最新平台app-诚信第一 Advanced Energy Materials 2020, 10(15): 1904264 )

 

 

原文链接:

原文作者:
Jingsong Yang, Peng Li, Faping Zhong*, Xiangming Feng, Weihua Chen, Xinping Ai, Hanxi Yang, Dingguo Xia, and Yuliang Cao*

 

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