韩国成均馆大学《NAT COMMUN》：富镍层状氧化物阴极石墨烯涂层，用于锂离子电池

文章来源：材料分析与应用

锂离子电池（LIBs）的储能性能取决于电极容量和电极/电池设计参数，这两个参数以前是分开研究的，导致实际应用中的失败。本文，韩国成均馆大学研究人员在《NAT COMMUN》期刊发表名为“Graphene collage on Ni-rich layered oxide cathodes for advanced lithium-ion batteries”的论文，研究展示了富镍氧化物上的共形石墨烯（Gr）涂层如何能够在不使用传统导电剂的情况下制备包含高含量活性材料（约99 wt%）的高堆积阴极。

在99 wt%LiNi0.8Co0.15Al0.05O2（NCA）和约4.3 g cm-3的电极密度下，Gr涂层NCA阴极在0.2 C（约1.1 mA cm-2）的电流速率下提供了约5.4 mAh cm-2（增加了约38％）和~863 mAh cm-3（增加了约34％）的高面积容量；这超过了裸电极，接近了电极设置的商业水平（96 wt％NCA；〜3.3 g cm -3）。此发现为材料工程和电极设计提供了通往高级LIB阴极的组合途径。

图1：富镍氧化物上的Gr涂层。

图2：Gr涂层的NCA颗粒的FM图像以及Gr和富Ni氧化物之间的键合构型

图3：Gr涂层NCA阴极的电化学性能。

图4：涂有Gr的NCA阴极的热稳定性和结构稳定性。

图5：Gr涂层的致密NCA阴极。

许多研究已经使用Gr和碳纳米管以增强电池性能，然而，大多数现有的电极设计由于其较低的抽头密度和聚集/分散的挑战而无法满足实际要求。本文，研究的固溶处理Gr涂层方法不仅在电极内提供了足够的导电网络，并且易于加工，而不会对活性材料造成明显损害，而且拓宽了电极密度和成分的可行范围。这些改进为开发改进的LIB阴极的高级电极设计铺平了道路，并提高了在实际应用中使用基于Gr的纳米技术的可行性。