胡恩源/楊曉青/劉宜晉/許康最新Nature Energy
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作者:中研環(huán)科
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發(fā)布時間: 2022-05-11
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▲第一作者：Sha Tan, Zulipiya Shadike, Jizhou Li
通訊單位：美國布魯克海文國家實驗室; 美國SLAC國家加速器實驗室; 美國陸軍研究實驗室DOI: https://doi.org/10.1038/s41560-022-01020-x在下一代電池概念的眾多候選陰極中，富鎳層狀材料LiNixMnyCo1–x–yO2 (NMC)因其高理論容量（~280 mAh g?1）、工作電壓高（~4 V vs. Li+/Li）和相對較低的成本而脫穎而出。然而，當NMC受到高壓充電時，會發(fā)生嚴重的容量衰減。衰退的機制可能有兩種，一種是NMC的表面在高壓下通過從層狀結構到尖晶石/巖鹽結構的相變重建，并伴隨著氧損失；另一種解釋是基于NMC晶格中Li分布的不均勻性，導致裂紋的形成。盡管已經(jīng)探索了多種方法，并取得了不同程度的成功，但在超高壓（>4.5 V）下實現(xiàn)富鎳層狀陰極的穩(wěn)定循環(huán)仍然非常具有挑戰(zhàn)性。高壓操作的挑戰(zhàn)不僅來自陰極，還來自電解液，商用電解液無法支持高壓鋰離子電池的運行。雖然使用犧牲添加劑可以有效改善高壓操作條件下的電化學性能，但是，對于超高壓工作區(qū)（>4.6 V）很難找到能夠同時應對多種挑戰(zhàn)的添加劑。1. 本文證明了通過在普通商業(yè)電解質(zhì)中使用適量的二氟磷酸鋰 (LiDFP)，可以實現(xiàn)具有 4.8 V 超高截止電壓的穩(wěn)定循環(huán)；
2.Li||LiNi0.76Mn0.14Co0.10O2電池在200次循環(huán)后仍保持97%的初始容量 (235 mAh g–1)，循環(huán)穩(wěn)定性歸因于陰極上堅固的界面。它是由二氟磷酸鋰在過渡金屬的催化作用下分解形成的，分解產(chǎn)物（Li3PO4和LiF）形成保護性界面。
