Elektrochemische Leistung von nanoskaligem, ungeordnetem LiVOPO4

ε-LiVOPO4 ist ein vielversprechendes Multi-Elektronen-Kathodenmaterial für Li-Ionen-Batterien, das zwei Elektronen pro Vanadium aufnehmen kann, was zu höheren Energiedichten führt. Allerdings führen derzeit schlechte elektrische Leitfähigkeit und niedrige Lithiumionen-Diffusivität zu einer geringen Leistungsfähigkeit und einer kurzen Lebensdauer. Um die elektrochemische Leistung von ε-LiVOPO4 zu verbessern, haben wir in dieser Arbeit den Festkörper-Syntheseweg optimiert, indem wir in situ Synchrotron-Röntgenbeugung verwendet und eine Kombination aus Hochenergiebalzmüllung mit elektronisch und ionisch leitfähigen Beschichtungen angewendet haben, um die Diffusion von Lithium in der Masse und an der Oberfläche zu verbessern. Wir zeigen, dass die Hochenergiebalzmüllung, während sie die Partikelgröße reduziert, auch strukturelle Unordnung einführt, was durch 7Li- und 31P-NMR und Röntgenabsorption-Spektroskopie belegt wird. Wir zeigen auch, dass eine Kombination aus elektronisch und ionisch leitfähigen Beschichtungen hilft, nahezu die theoretische Kapazität für ε-LiVOPO4 bei C/50 (1 C = 153 mA h g–1) zu nutzen und die Leistungsfähigkeit und Kapazitätsrückhaltung zu verbessern. Der optimierte ε-LiVOPO4/Li3VO4/Azetylenruß-Verbund bietet die hohe Zykluskapazität von 250 mA h g–1 bei C/5 über mehr als 70 Zyklen.