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最新Chem. Mater.:从原子和纳米尺度揭示LiCoO2衰退的原因

能源学人  · 公众号  · 科技媒体  · 2024-09-12 11:22
    

主要观点总结

本文研究了不可逆氧化诱导LiCoO2纳米尺度和原子尺度的结构变化。使用扫描/透射电子显微镜(S/TEM)对去锂化程度高的LiCoO2进行研究,发现氧释放、Co迁移到Li位点、纳米级孔隙形成以及错配位错的引入是依次发生的。这些结构变化减少了可用Li位点和锂离子路径的数量,被认为是LiCoO2的原子尺度和纳米尺度上的降解因素。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

锂离子电池对于移动设备、电动汽车和可再生能源系统至关重要,LiCoO2因其高理论容量和优异的锂电子导电性而广泛应用。然而,其理论容量发挥受限,氧释放和由此产生的微观结构变化是限制其性能的重要因素。

关键观点2: 成果简介

日本精细陶瓷中心Kei Nakayama教授等人使用S/TEM研究了不可逆氧化诱导LiCoO2的结构变化,揭示了氧释放、Co迁移、纳米级孔隙形成和错配位错等现象。

关键观点3: 核心内容

研究使用S/TEM观察了去锂化过程中LiCoO2的微观结构变化,包括氧释放、Co迁移到Li位点、纳米级孔隙形成和错配位错的引入。这些结构变化可能导致可用Li位点和锂离子路径数量的减少,被认为是LiCoO2的降解因素。

关键观点4: 结论展望

作者强调了减少氧释放的重要性,并提出了通过元素掺杂和表面涂层/改性来阻止氧释放的方法。此外,该研究还强调了理解微观结构演变的重要性,以便进一步提高LiCoO2的性能。


文章预览

第一作者:Kei Nakayama 通讯作者:Kei Nakayama 通讯单位:日本精细陶瓷中心 【研究背景】 锂离子电池对于移动设备、电动汽车和可再生能源系统至关重要,这些都是实现碳中和的关键技术。因此,人们付出了大量的努力来提高它们的性能。一种有前景的方法是最大限度地发挥现有材料的潜力,例如LiCoO 2 ,由于其高理论容量(274 mAh g −1 )和优异的锂电子导电性,因此广泛的应用于3C电子领域。然而,LiCoO 2 中可用锂离子的数量限制了其理论容量的发挥(Li 1−x CoO 2 ,x > 0.6)。提取更多的锂离子显著降低了可逆容量,虽然元素掺杂和表面涂层等材料设计策略正在将这一实际极限提高,但它仍然低于理论最大值(x = 1)。因此,详细了解导致容量衰落的因素对于进一步提高LiCoO 2 的实际容量极限至关重要。 当超过一半的锂离子从LiCoO 2 中提取出来时,就会释放氧 ………………………………

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