Nueva estrategia para las baterías de iones de litio de ciclo ultralargo
Los investigadores preparan con éxito un material catódico de alto rendimiento para baterías de iones de litio ricas en manganeso
En los últimos años, las baterías de iones de litio se han utilizado ampliamente en muchos campos. En comparación con los materiales catódicos tradicionales de las baterías de iones de litio, en los materiales catódicos a base de manganeso rico en litio participan más iones de litio por unidad de masa en el almacenamiento de energía. Sin embargo, en el proceso de reacción de la batería, la acumulación de tensiones y la pérdida de oxígeno de la red provocarán algunas microfisuras en los materiales basados en manganeso rico en litio. La migración de iones de metales de transición provocará la transición de fase de los materiales y otras reacciones secundarias perjudiciales, lo que hará que el rendimiento real de la batería no sea el ideal.
Ilustración esquemática del estabilizador epitaxial de espinela y del mecanismo de dopaje con S.
LI Wanyun
Cómo evitar eficazmente estos efectos adversos durante el ciclo de la batería es la clave para mejorar el rendimiento del material y hacer que sea realmente práctico en el futuro.
Según un artículo publicado recientemente en la revista Chemical Engineering Journal, investigadores del Instituto de Ciencias Físicas de Hefei de la Academia China de Ciencias prepararon con éxito un material catódico de alto rendimiento para baterías de iones de litio basadas en manganeso rico en litio.
El equipo dirigido por el profesor ZHAO Bangchuan llevó a cabo el dopaje con azufre y el crecimiento in situ de la fase espinela coherente de forma sincrónica en la superficie de materiales basados en manganeso rico en litio combinando con estrategias de optimización de vacantes de oxígeno.
La capa de recubrimiento epitaxial de espinela coherente con la fase de capa interna puede evitar eficazmente el contacto directo entre el electrolito y el material activo durante la reacción de la batería y proporcionar un canal tridimensional para la difusión de los iones de litio.
Además, el dopaje con S puede ampliar el espaciado entre planos cristalinos de los materiales de fase estratificada superficial, reducir la barrera energética de transferencia de carga en los materiales, y el enlace químico formado entre el azufre y los elementos metálicos de transición también puede ajustar el anión irreversible redox y estabilizar la estructura de los materiales.
Al mismo tiempo, la vacante de oxígeno inducida por el dopaje con azufre también puede inhibir la pérdida de oxígeno activo superficial y proteger la integridad de la estructura de la fase masiva.
Con la modificación multifuncional de la capa superficial, este material basado en manganeso rico en litio tiene un rendimiento muy excelente, especialmente el rendimiento cíclico: después de 600 ciclos, la tasa de retención de capacidad de la batería de monedas puede alcanzar el 82,1%, la densidad de energía de la batería completa empaquetada ensamblada con ánodo de grafito comercial puede alcanzar 604 Wh kg-1, y la tasa de retención de capacidad es del 81,7% después de 140 ciclos.
El trabajo sirvió de referencia para seguir modificando los materiales a base de manganeso ricos en litio.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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