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由于鈷被認為具有較高的供應鏈風險，無鈷正極材料在下一代電動汽車電池的應用中獲得了越來越多的關注。

圖1. 采用不同電解液的NMA-70的性能

美國德克薩斯大學奧斯汀分校Arumugam Manthiram等采用局部飽和電解液（LSE）使無鈷、低鎳的層狀氧化物真極LiNi_0.7Mn_0.25Al_0.05O₂（NMA-70）在鋰金屬電池中以更高的電壓（4.6V）穩定循環。

這種理想的正極成分和循環電壓是從一系列被充電到不同的上限值電壓的無鈷正極中特別選擇的。NMA-70的選擇是基于電池的實際容量和鎳含量之間的妥協。

研究顯示，NMA-70正極在更高的上截止電壓（如4.6V）下可以提供與NMA-90相似的能量密度。與LP57電解液（1 M LiPF₆-EC/EMC+2%VC）相比，采用LSE電解液的電池在4.6V的高截止電壓下，經過350-400次循環后，能夠保持80%的容量。

圖2. 負極的SEI分析

循環50次后，負極和正極的XPS表面特征分析結果顯示，在LSE中循環的電池的SEI和CEI被LiF和Li_xP_yFO_z等有益的物種氟化，這有助于防止任何有害的寄生副反應。HAADF-STEM圖像表明，在LP57中循環的正極顯示出更大的結構退化，導致巖鹽層比在LSE中循環的正極厚2倍。

相應地，OEMS的結果支持這樣的觀點，即在NMA-70正極上，LSE的反應性比LP57的電解液要低。此外，在LSE中循環的正極的產氣減少反映了較低程度的電解液反應性和電池安全特性的整體改善。

總之，這項研究強調了穩定的電解液對于實現替代性、低鎳和無鈷正極的高壓循環的重要性。

圖3. 循環過程中電極-電解質界面的退化情況

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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?Arumugam Manthiram教授AEM：鋰金屬電池新進展!

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