B/Al Codoped/Coated Ultra-High Nickel Cobalt-Free Material with Excellent High Voltage/Rate Cycle Stability

材料科学 涂层 热稳定性 阴极 降级(电信) 化学工程 扩散 冶金 复合材料 化学 物理化学 热力学 工程类 物理 电信 计算机科学
作者
Liang Zhang,Jinfu Huang,Hongyu Tang,Sheng‐Yi Huang,Yang Tang,Jianyao Ma,Jianwen Yang,Bin Huang,Yanwei Li,Shunhua Xiao
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:12 (24): 9168-9179 被引量:3
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.4c01847
摘要

Ultrahigh nickel cobalt-free cathode materials have high energy density and are very promising materials for application in lithium-ion batteries. However, they face severe challenges of overall degradation in the interface/lattice structure stability during charge and discharge, resulting in poor safety and a short cycle life. In this paper, the B/Al codoping/coating is applied to LiNi0.9Mn0.1O2 (NM90). The LiAlO2/LiBO2 coating formed in situ by B/Al and surface residual alkali helps to reduce O2 evolution and restrain side reactions on surface. The B/Al codoping resulting from high-temperature thermal diffusion significantly expands the layer spacing, thus improving the Li+ diffusion rate. After 300 cycles, the optimized NM90-1% AB material achieves 86.5% capacity retention (1 C, 2.7–4.3 V, 25 °C) compared to 68.5% for the pristine NM90 material. Furthermore, its capacity retention can reach 84.7% after 300 cycles at 4.4 V and 5 C, which is much higher than the 58.9% of NM90 material. Even at 10 C, the specific discharge capacity of the NM90-1% AB material can still reach 155.1 mA h/g, but the NM90 material only has 142.8 mA h/g. It is obvious that the B/Al codoped/coated strategy can enhance the interface/lattice structural stability of NM90 material.

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