Cercetătorii dezvoltă catozi de oxid stratificati, de înaltă entropie, pentru bateriile Li-ion

Cercetătorii de la Worcester Polytechnic Institute, împreună cu colegii din Coreea și Illinois, au dezvoltat catozi de oxid stratificat (HE-LLO) cu entropie mare, bogate în litiu, pentru bateriile Li-ion. O lucrare despre munca lor este publicată în Journal of Power Sources

   Oxizii cu entropie ridicată (HEO) apar ca materiale catodice promițătoare pentru bateriile Li-ion (LIB) datorită fazei lor stabile în stare solidă și flexibilității compoziționale.

Aici, investigăm proprietățile structurale și electrochimice ale unui nou material catodic neechimolar cu entropie înaltă, denumit oxid stratificat bogat în entropie înaltă (HE-LLO, Li 1,15 Na 0,05 Ni 0,19 Mn 0,56 Fe 0,02 O Mg 0,02 Al 0,02 Al 0,02 ). 1,97 F 0,03 ), în comparație cu a oxid stratificat bogat în Li (PR-LLO, Li 1,2 Ni 0,2 Mn 0,6 O2 ).

Încorporarea mai multor cationi (Na + , Al 3+ , Mg 2+ , Fe 3+ ) și anioni (F − ) în HE-LLO introduce diversitatea compozițională, sporind stabilitatea structurală prin efectul de stabilizare a entropiei.

Calculele teoretice confirmă o entropie configurațională semnificativ mai mare în HE-LLO în comparație cu PR-LLO, susținând natura sa cu entropie ridicată. Evaluările electrochimice demonstrează că HE-LLO prezintă o reținere considerabilă a capacității, păstrând 76,8% din capacitatea sa de descărcare la 0,5C după 200 de cicluri, comparativ cu doar 36,2% pentru PR-LLO.

Chiar și în condiții de temperatură ridicată, HE-LLO a depășit PR-LLO, menținând 76,1% din capacitatea sa de descărcare după 100 de cicluri la 5C, în timp ce PR-LLO a păstrat doar 12,4%.

Aceste îmbunătățiri sunt atribuite reversibilității de fază îmbunătățite și coeficienților de difuzie ionic Li + mai mari ai HE-LLO, validați prin caracterizări ex-situ folosind o tehnică cu raze X cu sincrotron, împreună cu calculele teoriei funcționale a densității (DFT). Aceste descoperiri evidențiază promisiunea HEO-urilor non-echimolare ca strategie de proiectare nouă pentru materiale catodice de înaltă performanță.

-Kim și colab.