Rationaler Entwurf von mechanisch robusten, Ni-reichen Kathodenmaterialien durch Konzentrationsgradientenstrategie

Mechanische Integritätsprobleme wie Partikelrissbildung gelten als eine der Hauptursachen für strukturelle Verschlechterung und begrenzte Langzeit-Zyklusstabilität von Ni-reichen Kathodenmaterialien in Li-Ionen-Batterien. Tatsächlich sind die schädlichen Auswirkungen, die durch die Rissbildung entstehen, noch nicht vollständig angesprochen. Hier wird, unter Anwendung von physikochemischen und elektrochemischen ex situ und in situ Charakterisierungen, der Einfluss von Co und Mn auf die mechanischen Eigenschaften des Ni-reichen Materials gründlich untersucht. Als Ergebnis gelingt es uns, das Problem der Partikelrissbildung in Ni-reichen Kathoden durch rationalen Konzentrationsgradientenentwurf zu mindern, ohne die Elektrodencapazität zu opfern. Unser Ergebnis zeigt, dass das Co-reiche Oberflächendesign in Ni-reichen Partikeln von seiner niedrigen Steifigkeit profitiert, die effektiv die Bildung von Partikelrissbildung unterdrücken kann. In der Zwischenzeit begrenzt der Mn-reiche Kern die interne Ausdehnung und verbessert die strukturelle Integrität. Der Konzentrationsgradientenentwurf fördert auch die morphologische Stabilität und die Zyklusleistung in Li-Metall-Münzzellenkonfiguration.