全浓度梯度富锂材料双功能基元序构与性能优化OA
富锂锰基层状氧化物凭借阴阳离子氧化还原反应赋予的超高放电比容量,成为下一代高比能电池的核心正极材料。然而,其在高电压下存在的晶格氧不可逆析出及界面副反应严重等问题制约其实际应用。通过室温氨气等离子体技术对体相全浓度梯度设计的双晶畴富锂锰基层状氧化物进行表界面功能基元序构设计,该策略仅需数分钟即可实现高效表界面重构与温和氮化,克服传统气相热处理动力学迟缓、易引发表面晶体结构过度转变的局限。氨气室温等离子体改性在正极晶粒表面构建出稳定的尖晶石-无定形包覆的纳米复合双功能基元序构界面。内层尖晶石相作为快速离子通道显著提升Li+传输动力学,外层含N无定形层通过化学键合抑制晶格氧流失与电解液腐蚀,短时处理有效避免了材料表面Mn的过度还原和向岩盐相结构的过度转变。得益于体相全浓度梯度双晶畴设计与表面纳米复合双功能基元序构的协同作用,材料的电化学性能显著提升,1 C倍率下循环900圈容量保持率为81.5%,平均电压衰减仅为0.21 mV/cycle。建立体相和表面功能基元序构协同设计理念,可以为开发高能量密度电池提供普适性的改性路径新思路。
黄少娟;李诚瀚;刘世奇;李小强;李玉强;王博亚;王群;谷林;王国庆;白珍辉;张旭;郭现伟;尉海军
北京工业大学材料科学与工程学院,北京100124 工大国创先进电池材料与器件研究院,北京100176 北京工业大学材料循环低碳再生全国重点实验室,北京100124北京工业大学材料科学与工程学院,北京100124 工大国创先进电池材料与器件研究院,北京100176 北京工业大学材料循环低碳再生全国重点实验室,北京100124北京工业大学材料科学与工程学院,北京100124 工大国创先进电池材料与器件研究院,北京100176 北京工业大学材料循环低碳再生全国重点实验室,北京100124北京工业大学材料科学与工程学院,北京100124北京工业大学材料科学与工程学院,北京100124 工大国创先进电池材料与器件研究院,北京100176 北京工业大学材料循环低碳再生全国重点实验室,北京100124清华大学材料学院,北京100084北京工业大学材料科学与工程学院,北京100124清华大学材料学院,北京100084北京工业大学材料科学与工程学院,北京100124 北京创能惠通科技有限公司,北京100176北京创能惠通科技有限公司,北京100176北京工业大学材料科学与工程学院,北京100124 工大国创先进电池材料与器件研究院,北京100176 北京工业大学材料循环低碳再生全国重点实验室,北京100124北京工业大学材料科学与工程学院,北京100124 北京创能惠通科技有限公司,北京100176北京工业大学材料科学与工程学院,北京100124 工大国创先进电池材料与器件研究院,北京100176 北京工业大学材料循环低碳再生全国重点实验室,北京100124
化学化工
功能基元序构氨气等离子体富锂锰基层状氧化物正极材料全浓度梯度锂离子电池
《硅酸盐学报》 2026 (7)
P.2173-2183,11
国家自然科学基金项目(92263206,92572203,U23A20577,52372168)国家重点研发计划(2022YFB2404401)。
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