清华邱新平/矿大初茉Nano Energy：共晶熔盐处理显著提高无钴富锂正极性能

富锂层状氧化物（LLOs）因其非凡的能量密度和低成本而成为下一代锂离子电池最有前景的正极之一。然而，阴离子氧化还原反应不可避免地使氧骨架不稳定并造成氧释放，从而导致电压衰减和容量衰减。尽管在无钴铁取代材料中可以实现较少的电压衰减，但它们仍然存在严重的过渡金属（TM）溶解和较差的动力学。

清华大学邱新平、中国矿业大学初茉等开发了一种新型共晶熔盐处理策略。通过控制LiF-MgF₂-CaF₂三元盐的熔化和凝固，在无Co的Fe取代富锂正极Li_1.2Ni_0.13Fe_0.13Mn_0.54O₂中同步进行了坚固的氟化物涂层和功能掺杂。

图1 样品制备过程示意图

熔融氟化物具有高流动性，可润湿颗粒表面并形成集成层。受益于这种坚固的保护层，有效减少了氧气的释放，并显著抑制了TM溶解。高温工艺还允许元素掺杂，从而改善Li⁺扩散动力学并进一步稳定晶体结构。此外，还实现了更好的热稳定性。

图2 改性正极的电化学性能

因此，改性正极实现了240.6 mAh g^-1的更高初始放电容量以及5 C下的显著提高的倍率性能（121.2 mAh g^-1）。并且在0.2C下循环120次后，仍可保持90.1%的初始容量，电压衰减也得到了抑制。这种熔盐处理策略可以推广到改性其他电极材料。

此外，考虑到退火温度和掺杂元素的影响，还可以优化熔盐的成分，以更好地匹配不同的电极材料。作者相信，通过使用低成本和低毒性的熔盐，这种简便的处理策略可以在未来广泛应用于商业化的LIBs。

图3 循环后正极分析

Enhance performances of Co-free Li-rich cathode by eutesctic melting salt treatment. Nano Energy 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106760

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