在正極材料中，LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂(NMC811)因其約為200 mAh g^-1的容量和低Co含量而成為高性能鋰離子電池討論最多的材料。

瑞士聯邦材料科學與技術研究所Abdessalem Aribia等證明了當與固態電解質結合時，NMC811每分子式單元可以可逆地容納一個以上的鋰離子，從而顯著提高其容量（300 mAh g^-1）。

圖1. 全固態電池的橫截面及材料表征

鋰-磷-氧氮化物(LiPON)被選為成熟的固態電解質，因為它與高壓NMC811正極和鋰金屬相容。此外，由于其無定形性質，LiPON可以補償正極體積變化，這與富鋰正極材料結合使用非常重要。

另外，為了闡明界面的反應性，這里采用了薄膜模型系統。與傳統電池幾何形狀相比，薄膜配置的主要優勢在于正極中既不存在導電添加劑，也不存在粘結劑。因此，薄膜系統降低了復雜性并直接訪問了隔離的正極-電解質界面，使其成為探索界面現象的有吸引力的選擇。鑒于此，作者開發了磁控濺射富鋰NMC811薄膜工藝。

圖2. NMC811固態電池的首次充放電曲線及dQ/dV曲線

通過在1.5至 4.7 V 的不同電壓窗口中循環富鋰NMC811，作者發現LiPON固態電解質穩定有助于穩定電極-電解質界面并防止容量衰減、電壓衰減和界面電阻增長，從而允許在1.5-4.7 V的擴展電壓范圍內循環。

此外，研究顯示，接近3.0 V以下的電勢會使放電容量增加一倍以上，而將電勢提高到 4.3 V 以上主要會加速正極退化，而不會增加放電容量。結果，在1.5-4.3 V之間，電池可以在4 C下循環超過1000次，循環壽命為904次（剩余初始容量的80%），初始容量為149 mAh g^-1。

相比之下，如果使用液態電解質，富鋰NMC811電池在前幾個循環后會退化。總之，LiPON模型電解質上富鋰NMC811正極的這些結果突出了重新評估層狀氧化物正極材料在與穩定的固態電解質耦合時的潛力重要性。

圖3. 循環性能研究

Unlocking Stable Multi-Electron Cycling in NMC811 Thin-Films between 1.5 – 4.7 V. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202201750