下一代电池的阴极被压制用于更高的电压操作(≥4.5 V),以实现高容量、长循环性和耐热性。由于高压下的结构和电化学应变,目前的阴极无法满足这些要求,导致容量快速衰减。近日,来自阿贡国家实验室的Khalil Amine和Tongchao Liu等人开发了一种具有从有序到无序框架的相干结构的阴极,具有浓度梯度和可控的镍氧化活性,可以克服现有阴极施加的电压上限。
文章要点:
1) 该研究开发的这种设计能够在4.5V下同时进行高容量和高压操作,而不会出现容量衰减,最高可达4.7V,容量衰减可以忽略不计,且多尺度衍射和成像技术表明,无序表面在电化学和结构上是不可破坏的,可以防止表面寄生反应和相变;
2) 此外,该研究还发现,从有序到无序的结构连贯性限制了晶格参数的变化,减轻了晶格应变,增强了形态完整性,并且双梯度设计还显著提高了热稳定性,推动了高性能阴极材料的进步。
参考资料:
Liu, T., Yu, L., Liu, J. et al. Ultrastable cathodes enabled by compositional and structural dual-gradient design. Nat Energy (2024).
10.1038/s41560-024-01605-8
https://doi.org/10.1038/s41560-024-01605-8