Arumugam Manthiram教授AEM：锂金属电池新进展!

由于钴被认为具有较高的供应链风险，无钴正极材料在下一代电动汽车电池的应用中获得了越来越多的关注。

图1. 采用不同电解液的NMA-70的性能

美国德克萨斯大学奥斯汀分校Arumugam Manthiram等采用局部饱和电解液（LSE）使无钴、低镍的层状氧化物真极LiNi_0.7Mn_0.25Al_0.05O₂（NMA-70）在锂金属电池中以更高的电压（4.6V）稳定循环。

这种理想的正极成分和循环电压是从一系列被充电到不同的上限值电压的无钴正极中特别选择的。NMA-70的选择是基于电池的实际容量和镍含量之间的妥协。

研究显示，NMA-70正极在更高的上截止电压（如4.6V）下可以提供与NMA-90相似的能量密度。与LP57电解液（1 M LiPF₆-EC/EMC+2%VC）相比，采用LSE电解液的电池在4.6V的高截止电压下，经过350-400次循环后，能够保持80%的容量。

图2. 负极的SEI分析

循环50次后，负极和正极的XPS表面特征分析结果显示，在LSE中循环的电池的SEI和CEI被LiF和Li_xP_yFO_z等有益的物种氟化，这有助于防止任何有害的寄生副反应。HAADF-STEM图像表明，在LP57中循环的正极显示出更大的结构退化，导致岩盐层比在LSE中循环的正极厚2倍。

相应地，OEMS的结果支持这样的观点，即在NMA-70正极上，LSE的反应性比LP57的电解液要低。此外，在LSE中循环的正极的产气减少反映了较低程度的电解液反应性和电池安全特性的整体改善。

总之，这项研究强调了稳定的电解液对于实现替代性、低镍和无钴正极的高压循环的重要性。

图3. 循环过程中电极-电解质界面的退化情况

A High Energy-Density, Cobalt-Free, Low-Nickel LiNi0.7Mn0.25Al0.05O2 Cathode with a High-Voltage Electrolyte for Lithium-Metal Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202300096

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