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南科大盧周廣AEM: 葡聚糖硫酸鋰粘結(jié)劑實(shí)現(xiàn)4.6V高壓下穩(wěn)定的LiCoO2正極

南科大盧周廣AEM: 葡聚糖硫酸鋰粘結(jié)劑實(shí)現(xiàn)4.6V高壓下穩(wěn)定的LiCoO2正極
高壓LiCoO2是5G時(shí)代超高能鋰離子電池極具吸引力的正極材料。然而,LiCoO2的實(shí)際應(yīng)用在很大程度上受到高壓下不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的阻礙。
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在此,南方科技大學(xué)盧周廣教授等人提出了一種新方法,通過用葡聚糖硫酸鋰 (DSL) 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PVDF粘結(jié)劑在4.6 V下穩(wěn)定LiCoO2循環(huán)。
電化學(xué)測試結(jié)果表明,基于DSL的LiCoO2電極可以在4.6 V下穩(wěn)定循環(huán),在0.1C時(shí)可逆容量大于200 mAh g-1,庫侖效率接近100%,在0.5C時(shí)超過100次循環(huán)后容量保持率為93.4%。優(yōu)異循環(huán)性能歸因于DSL粘結(jié)劑在 LiCoO2表面原位形成均勻的涂層顆粒,從而有效抑制界面降解和電解液分解。
此外,DSL粘結(jié)劑通過提高Co-O鍵的穩(wěn)定性,大大增強(qiáng)了LiCoO2在高壓下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,進(jìn)一步抑制了4.55 V以上時(shí)從O3相到H1-3相的有害相變。相比于傳統(tǒng)PVDF粘結(jié)劑,更少劑量的DSL僅通過常見的共混方法就可以形成均勻的涂層。這項(xiàng)研究為開發(fā)高性能超高壓LiCoO2正極提供了有效的策略。
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圖1. PVDF和DSL粘結(jié)劑的不同粘結(jié)特性
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圖2. PVDF-LCO和DSL-LCO電極的電化學(xué)表征
Dextran Sulfate Lithium as Versatile Binder to Stabilize High-Voltage LiCoO2 to 4.6 V, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202101864

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