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Al-Y-Zr原位共掺杂提高4.53 V钴酸锂正极材料的循环性能
1
作者
胡大林
任潘利
+2 位作者
张昌明
杨明阳
卢周广
《储能科学与技术》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期742-748,共7页
钴酸锂是一种成功实现商业化的锂离子电池正极材料,但其实际的容量远低于其理论容量(274 mAh/g)。提高钴酸锂的充电截止电压能够有效提高其放电容量,但钴酸锂在高压条件下结构不稳定性,导致其循环寿命明显降低。本工作提出一种Al-Y-Zr...
钴酸锂是一种成功实现商业化的锂离子电池正极材料,但其实际的容量远低于其理论容量(274 mAh/g)。提高钴酸锂的充电截止电压能够有效提高其放电容量,但钴酸锂在高压条件下结构不稳定性,导致其循环寿命明显降低。本工作提出一种Al-Y-Zr原位共掺杂的策略,以提高钴酸锂在4.53 V的循环性能。通过将Al-Y-Zr掺杂的Co_(3)O_(4)、Li_(2)CO_(3)、MgO按一定化学计量比称取并混合均匀后,采用高温固相法合成LiCo(1-a-b-c-d)AlaZrbYcMgdO2正极材料,并探究了原位共掺杂对高电压钴酸锂循环性能的影响。X射线衍射(XRD)表明掺杂前后晶体均为六方相层状结构,扫描电镜(SEM)说明了掺杂元素对晶体颗粒粒径的调控作用。循环前后的电化学阻抗谱(EIS)表明,Al-Y和Al-Y-Zr共掺杂能有效抑制循环过程中电荷转移阻抗(Rct)的增长。扣式电池及软包电池测试结果都表明Al-Y和Al-Y-Zr前驱体共掺杂能够显著提升循环性能,后者提升更明显。本研究有助于推动高电压钴酸锂正极的应用,为高比能量锂离子电池技术的研发提供实验依据。
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关键词
锂离子电池
钴酸锂
高电压
共掺杂
循环性能
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职称材料
多功能电解液添加剂2,6-吡啶二甲腈稳定高电压钴酸锂
2
作者
廖兴群
杨睿
+4 位作者
于立娟
胡大林
肖峰
胡菁
卢周广
《储能科学与技术》
北大核心
2025年第4期1331-1339,共9页
针对高电压下钴酸锂(LCO)中晶体结构的快速破坏和界面副反应的加剧导致高压LCO性能快速衰减的问题,本研究创新性地引入一种可调控电极/电解液界面稳定性的多功能电解液添加剂——2,6-吡啶二甲腈(DCPY)来克服这一挑战。借助扫描电子显微...
针对高电压下钴酸锂(LCO)中晶体结构的快速破坏和界面副反应的加剧导致高压LCO性能快速衰减的问题,本研究创新性地引入一种可调控电极/电解液界面稳定性的多功能电解液添加剂——2,6-吡啶二甲腈(DCPY)来克服这一挑战。借助扫描电子显微技术(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和电化学技术等表征测试手段,对比分析引入和未引入DCPY添加剂电池电极界面、电解液物性和电化学性能,并结合理论计算分析DCPY添加剂的作用机制。结果发现,DCPY作为多功能电解液添加剂,能够同时在正、负极表面构建一层高度稳定的界面膜,从而有效遏制电极/电解液界面副反应及过渡金属的溶解和沉积。此外,DCPY的吡啶基官能团能够与电解液中的五氟化磷(PF_(5))作用,显著降低了氢氟酸(HF)对正负极界面的腐蚀,从而有效改善商用钴酸锂软包电池的高电压稳定性。得益于上述优势,在基础电解液(Base)中添加0.5%DCPY后,商用软包全电池(Base+DCPY)的循环性能达到最优,在25℃下循环800次后,容量保持率从80%提高到90%;45℃下循环600次,容量保持率由80%提升到85%。与此同时,DCPY的存在还能明显改善电池高温下的产气现象。此外,当工作电压提升至4.55 V时,LCO//Gr(石墨)软包全电池依然展现出良好的高温循环稳定性。这项工作为高能量密度的高压储能电池提供了一种实用的策略。
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关键词
锂离子电池
钴酸锂
高电压
电解液添加剂
2
6-吡啶二甲腈
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职称材料
题名
Al-Y-Zr原位共掺杂提高4.53 V钴酸锂正极材料的循环性能
1
作者
胡大林
任潘利
张昌明
杨明阳
卢周广
机构
南科大材料系-豪鹏科技新能源联合实验室
南科大材料系-豪鹏科技新能源联合实验室
出处
《储能科学与技术》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期742-748,共7页
基金
国家自然科学基金(U22A20439)
深圳市基础研究重点项目(JCYJ20220818100418040)。
文摘
钴酸锂是一种成功实现商业化的锂离子电池正极材料,但其实际的容量远低于其理论容量(274 mAh/g)。提高钴酸锂的充电截止电压能够有效提高其放电容量,但钴酸锂在高压条件下结构不稳定性,导致其循环寿命明显降低。本工作提出一种Al-Y-Zr原位共掺杂的策略,以提高钴酸锂在4.53 V的循环性能。通过将Al-Y-Zr掺杂的Co_(3)O_(4)、Li_(2)CO_(3)、MgO按一定化学计量比称取并混合均匀后,采用高温固相法合成LiCo(1-a-b-c-d)AlaZrbYcMgdO2正极材料,并探究了原位共掺杂对高电压钴酸锂循环性能的影响。X射线衍射(XRD)表明掺杂前后晶体均为六方相层状结构,扫描电镜(SEM)说明了掺杂元素对晶体颗粒粒径的调控作用。循环前后的电化学阻抗谱(EIS)表明,Al-Y和Al-Y-Zr共掺杂能有效抑制循环过程中电荷转移阻抗(Rct)的增长。扣式电池及软包电池测试结果都表明Al-Y和Al-Y-Zr前驱体共掺杂能够显著提升循环性能,后者提升更明显。本研究有助于推动高电压钴酸锂正极的应用,为高比能量锂离子电池技术的研发提供实验依据。
关键词
锂离子电池
钴酸锂
高电压
共掺杂
循环性能
Keywords
Li ion batteries
LiCoO_(2)
high voltage
co-doping
cyclic performance
分类号
TM911 [电气工程—电力电子与电力传动]
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职称材料
题名
多功能电解液添加剂2,6-吡啶二甲腈稳定高电压钴酸锂
2
作者
廖兴群
杨睿
于立娟
胡大林
肖峰
胡菁
卢周广
机构
南科大材料系-豪鹏科技新能源联合实验室
惠州学院化学与
材料
工程学院
南科大材料系-豪鹏科技新能源联合实验室
出处
《储能科学与技术》
北大核心
2025年第4期1331-1339,共9页
基金
粤港澳联合创新基金(2024A0505040001)
国家自然科学基金(92372114)
+1 种基金
广东省基础与应用基础研究基金惠州市联合基金地区培育项目(2023A1515140096)
广东省基础与应用基础研究基金(2023A1515010035)。
文摘
针对高电压下钴酸锂(LCO)中晶体结构的快速破坏和界面副反应的加剧导致高压LCO性能快速衰减的问题,本研究创新性地引入一种可调控电极/电解液界面稳定性的多功能电解液添加剂——2,6-吡啶二甲腈(DCPY)来克服这一挑战。借助扫描电子显微技术(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和电化学技术等表征测试手段,对比分析引入和未引入DCPY添加剂电池电极界面、电解液物性和电化学性能,并结合理论计算分析DCPY添加剂的作用机制。结果发现,DCPY作为多功能电解液添加剂,能够同时在正、负极表面构建一层高度稳定的界面膜,从而有效遏制电极/电解液界面副反应及过渡金属的溶解和沉积。此外,DCPY的吡啶基官能团能够与电解液中的五氟化磷(PF_(5))作用,显著降低了氢氟酸(HF)对正负极界面的腐蚀,从而有效改善商用钴酸锂软包电池的高电压稳定性。得益于上述优势,在基础电解液(Base)中添加0.5%DCPY后,商用软包全电池(Base+DCPY)的循环性能达到最优,在25℃下循环800次后,容量保持率从80%提高到90%;45℃下循环600次,容量保持率由80%提升到85%。与此同时,DCPY的存在还能明显改善电池高温下的产气现象。此外,当工作电压提升至4.55 V时,LCO//Gr(石墨)软包全电池依然展现出良好的高温循环稳定性。这项工作为高能量密度的高压储能电池提供了一种实用的策略。
关键词
锂离子电池
钴酸锂
高电压
电解液添加剂
2
6-吡啶二甲腈
Keywords
lithium ion battery
lithium cobalt oxide
high voltage
electrolyte additive
2,6-pyridinedicarbonamide
分类号
TM911 [电气工程—电力电子与电力传动]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
Al-Y-Zr原位共掺杂提高4.53 V钴酸锂正极材料的循环性能
胡大林
任潘利
张昌明
杨明阳
卢周广
《储能科学与技术》
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
多功能电解液添加剂2,6-吡啶二甲腈稳定高电压钴酸锂
廖兴群
杨睿
于立娟
胡大林
肖峰
胡菁
卢周广
《储能科学与技术》
北大核心
2025
0
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职称材料
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