Boosting Cell Performance of LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 via Surface Structure Design

纳米柱 材料科学 阴极 氢氟酸 电解质 电化学 离子 化学工程 金红石 表面改性 电极 纳米技术 纳米结构 物理化学 化学 有机化学 冶金 工程类
作者
Junchao Zheng,Zhuo Yang,Alvin Dai,Lin‐bo Tang,Han‐xin Wei,Yunjiao Li,Zhenjiang He,Jun Lü
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:15 (50) 被引量:102
标识
DOI:10.1002/smll.201904854
摘要

Abstract Although the high energy density and environmental benignancy of LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 (NCA) holds promise for use as cathode material in Li‐ion batteries, present low rate capabilities, and fast capacity fade limit its broad commercial applications. Here, it is reported that surface modification of NCA cathode ( R‐3m ) with 5 nm‐thick nanopillar layers and Fm‐3m structures significantly improves electrode structure, morphology, and electrochemical performance. The formation of nanopillar layers increases cycling and working voltage stability of NCA by shielding the host material from hydrofluoric acid and improves structural stability with the electrolyte. The modified NCA cathode exhibits an enhanced 89% capacity retention at a rate of 1 C over that of pristine NCA (75.2%) after 150 cycles and effectively suppresses working voltage fade (a drop of 0.025 V after 300 cycles) during repeated charge–discharge cycles. In addition, the diffusion barrier of Li ions in NCA crystals at 0.80 V is noticeably smaller than that of Li ions in pristine NCA (0.87 eV). These findings demonstrate that this unique surface structure design considerably enhances cycle and rate performance of NCA, which has potential applications in other Ni‐rich layered cathode materials.

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