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優(yōu)化電解質(zhì)成分和表面涂層可穩(wěn)定NCM811正極性能，以產(chǎn)生堅(jiān)固的CEI。然而，當(dāng)超過電解質(zhì)穩(wěn)定性窗口的熱力學(xué)極限（>4.2V），電池的電化學(xué)性能增強(qiáng)取決于CEI的形成，該CEI僅允許離子傳輸，同時(shí)限制電子泄露。在不同的CEI組分中，亞納米層LiF是高度有效的，因?yàn)樗请娊^緣的，并且足夠薄以允許離子傳導(dǎo)。然而，在這種高反應(yīng)性界面上創(chuàng)建LiF的亞納米層以保護(hù)本體結(jié)構(gòu)是具有挑戰(zhàn)性的。

戴勝團(tuán)隊(duì)AFM：離子交換法助力NCM811穩(wěn)定界面的構(gòu)建

在此，橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的Bishnu P. Thapaliya和戴勝等人首次證明通過原位離子交換復(fù)分解工藝可在NMC811電極表面形成穩(wěn)定LiF層。這種原位離子交換復(fù)分解方法優(yōu)于其他常規(guī)氟化方法，通過可控參數(shù)（例如，試劑溶液的濃度和接觸時(shí)間）可調(diào)節(jié)LiF表面層厚度，從而在含鋰離子的電解質(zhì)中的電極上形成LiF界面層。電池循環(huán)之前，在電極上形成的LiF層通過減少不需要的界面反應(yīng)來最小化界面化學(xué)的復(fù)雜性，同時(shí)穩(wěn)定了循環(huán)期間的CEI。

圖1. CsF-NMC811的結(jié)構(gòu)表征

具體而言，該工作開發(fā)了一種新的表面再造方法，通過原位離子交換復(fù)分解過程在NMC811上形成LiF界面層。通過XPS和HR-TEM-EELS分析驗(yàn)證了NMC811表面LiF層的形成，并通過CV和恒電流充放電循環(huán)闡明了其對CEI穩(wěn)定性和電化學(xué)性能的影響。穩(wěn)定的LiF層降低了極化并增強(qiáng)了首圈庫侖效率。

這導(dǎo)致了循環(huán)穩(wěn)定性的增強(qiáng)，其中NMC811在0.3 C倍率（最多100次循環(huán)）下提供了≈194 mAh g^?1的放電容量，具有≈97%的容量保持率和≈99.9%的平均庫侖效率，在1 C倍率下提供了約80%的容量保持性，具有約99.6%的平均庫侖率（最多200次循環(huán)）。因此，該種表面再造方法可以成功地應(yīng)用于開發(fā)高能量密度鋰離子電池的各種電極。

圖2. CsF-NMC811的電化學(xué)性能

In Situ Ion-Exchange Metathesis Induced Conformal LiF Surface Films on Cathode (NMC811) as a Cathode Electrolyte Interphase, Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202302443

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