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青海鹽湖所李武、張波AFM：電沉積超細(xì)納米Mg(OH)2提升磷酸鐵鋰電池極端溫度耐受性

磷酸鐵鋰（LFP）鋰離子電池（LIBs）在全球范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用于電子通信設(shè)備、電動(dòng)汽車或混合動(dòng)力汽車以及能源儲(chǔ)存。然而，由于鋰離子擴(kuò)散速率及其在極端環(huán)境條件下的性能受到限制，其發(fā)展一直受阻。

圖1 納米MH的制備和表征

中國科學(xué)院青海鹽湖研究所李武、張波等利用超細(xì)納米Mg(OH)₂（MH）制備了一種復(fù)合正極材料, 以改善磷酸鐵鋰（LFP）鋰離子電池的鋰離子擴(kuò)散和極端環(huán)境性能。具體而言，這項(xiàng)工作首先通過帶電黃原膠聚合物分子在電場力作用下的轉(zhuǎn)變和黃原膠網(wǎng)絡(luò)的自組裝，在陰極表面的局部區(qū)域設(shè)計(jì)了一個(gè)柔性密閉空間；然后，在局部柔性密閉空間內(nèi)通過陰極電沉積制備出20納米的納米MH，并在重力作用下穿過黃原膠網(wǎng)絡(luò)時(shí)進(jìn)行原位表面改性。結(jié)果，LFP-MH顯著改變了陰極電解質(zhì)界面膜的密度和均勻性，并提高了電解液的親和性。

圖2 LFP和LFP-MH的電化學(xué)特性對比

因此，Li||LFP-MH半電池表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率能力（5 C時(shí)為110 mAh g^-1）和長期循環(huán)性能（1 C下1000次循環(huán)后為116.6 mAh g^-1），在60℃下循環(huán)150次后仍能保持100 mAh g^-1以上，并且在5 V高截止電壓下循環(huán)400次后，陰極材料沒有發(fā)生結(jié)構(gòu)塌陷。此外，電池在循環(huán)100次后內(nèi)阻也明顯下降?？傮w而言，這項(xiàng)研究為實(shí)現(xiàn)具有優(yōu)異電化學(xué)性能和極端環(huán)境耐受性的LiFePO₄鋰離子電池取得了重大進(jìn)展。

圖3 Li||LFP-MH電池性能

Ultra-Fine Nano-Mg(OH)2 Electrodeposited in Flexible Confined Space and its Enhancement of the Performance of LiFePO4 Lithium-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202307215

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