AEM：高镍、低钴/无钴层状氧化物正极降解机理的深入分析

合理设计高镍、无钴层状氧化物材料用于高能、低成本锂离子电池，有望进一步推动电动汽车的广泛应用，但具有令人满意电化学性能的成分尚未出现。先前的工作已经证明了一种很有前景的LiNi_0.883Mn_0.056Al_0.061O₂（NMA-89）组合物，其在循环稳定性方面优于高镍、含钴类似物，并且保持了相当的倍率性能和热稳定性。

美国德克萨斯大学奥斯汀分校Arumugam Manthiram教授比较了NMA-89在具有4.2V截止电压的软包全电池中与其含钴类似物的容量衰减机制。

结果表明，LiNi_0.89Mn_0.055Co_0.055O₂（NMC-89）和LiNi_0.883Co_0.053Al_0.064O₂（NCA-89）中的颗粒开裂导致活性物质的损失和比表面积的增加，从而加剧了结构和表面的不稳定性，加速了阻抗和极化的增长，最终降低了其容量保留。

LiNi_0.89Mn_0.044Co_0.042Al_0.013Mg_0.011O₂（NMCAM-89）和NMA-89的表面反应减弱，颗粒结构保持球形，有利于它们在长期循环过程中保持容量。该研究揭示了特定的过渡金属离子如何决定高镍层状氧化物正极材料的电化学稳定性，强调了NMA-89中Mn-Al结合的好处，并提出了进一步提高这类新型正极材料性能的潜在策略。

图1 NMC-89、NCA-89、NMCAM-89 和 NMA-89 在软包全电池中循环1000次后的电化学表征

图2 在具有各种高镍正极材料的软包全电池中循环1000次后石墨电极的表面表征

In-Depth Analysis of the Degradation Mechanisms of High-Nickel, Low/No-Cobalt Layered Oxide Cathodes for Lithium-Ion Batteries. Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202100858

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