锂离子电池技术：突破与机遇的前沿探索

来自 实验室仪器网

广东工业大学罗东、刘晨宇团队在锂离子电池技术上取得重大进展，相关成果发表在《能源材料与器件》杂志上。

随着对储能设备和电动汽车的需求不断增长，锂离子电池必须以更低的成本提供更高的能量密度。尽管锂铁磷酸盐(LiFePO4)和锂镍钴锰氧化物(Li-Ni-Co-Mn-O)等传统阴极材料被广泛使用，但它们往往难以在成本和性能之间取得平衡。相比之下，以高容量和无钴特性而闻名的富锂锰氧化物(LRMO)已成为一种有前途的替代品。

然而，LRMO也面临一些限制，包括电压衰减快和初始库仑效率低，这阻碍了其广泛应用。进一步的研究对于解决这些挑战和稳定LRMO以用于更广泛的商业用途至关重要。

他们的研究表明，将NH4VO3应用于富锂正极材料可形成掺杂钒的尖晶石层状结构，从而提高电压稳定性和初始库仑效率。这种简单而有效的改进代表了高能锂离子电池性能和可持续性的重大进步。

这项研究解决了LRMO阴极中的两个长期挑战：电压衰减快和初始NH4VO3低，从而形成了V掺杂的尖晶石层状结构。这种创新设计通过增强锂离子扩散和减少表面界面反应来稳定氧气氧化还原过程。

有趣的是，ICE从74.4%提高到91.6%，超过了商业化阈值。除了显著的效率提升外，阴极还表现出了出色的电压稳定性，在200次循环中每次循环仅衰减0.47mV。

这种改进归功于强VO键，它增强了材料的结构稳定性并抑制了不可逆的氧气释放。这项研究提出了一种有前途的策略，可以提高LRMO阴极的寿命和性能，使其适用于高能应用。

钒掺杂富锂阴极在消费电子产品、可再生能源系统和电动汽车等领域的应用前景十分广阔，因为电池的寿命和效率是这些领域的关键因素。

通过去除钴，稳定性和效率的提高不仅有望降低成本，而且总体上还可以提高电池性能。随着这项技术的发展，它最终可能会带来更可持续、价格更合理的能源解决方案，加速世界向更清洁、更高效的能源的转变。

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