以(Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2)O为代表的熵稳定氧化物(ESO)因其稳定的晶体结构和良好的储锂性能而成为锂离子电池(LIB)的新型负极材料。
近日,巴里让莫内地中海自由大学Saveria Santangelo,柏林洪堡大学Nicola Pinna成功地合成了三种不同形貌的相纯岩盐(Mg, Co, Ni, Cu和Zn)ESOs,并将其作为LiBs负极进行了测试,以确定微观结构对电化学性能的影响。
文章要点
1)物理化学表征表明,PVP电纺样品具有较小的颗粒尺寸和较窄的尺寸和形状分布。这些特性提供了更大的电解液与活性物质之间的接触面积,缩短了Li+的扩散长度,改善了电化学动力学,减少了非均质性,这有利于电极的结构稳定性,特别是在高倍率条件下。此外,PAN产生的较大的缺陷密度阻碍了Li+的输运。
2)电化学表征表明,该样品在20 mA g−1下的可逆容量为480 mAh g−1,在2 A g−1下的高倍率容量为206 mAh g−1,300次循环后在500 mA g−1下的容量保持率接近100%。
3)这种优异的电化学性能可以归因于颗粒尺寸、颗粒尺寸分布和缺陷密度的协同作用。此外,非活性的镁离子基质还通过缓冲活性物质的体积变化和抑制电化学活性纳米颗粒的团聚,在保持岩盐结构稳定性方面发挥了重要作用。此外,非原位拉曼和X射线衍射分析进一步证明了镀锂/脱锂过程的可逆性。
微结构工程策略将有助于进一步探索ESO电极材料在储能方面的应用。
参考文献
Claudia Triolo, et al, Evaluation of Entropy-Stabilized (Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2)O Oxides Produced via Solvothermal Method or Electrospinning as Anodes in Lithium-Ion Batteries, Adv. Funct. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adfm.202202892
https://doi.org/10.1002/adfm.202202892