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高容量無序巖鹽（DRX）正極的最新發展為低成本和高能量鋰離子電池帶來了新的機遇。特別是，以Mn作為主要氧化還原活性過渡金屬（TM）的Mn基DRX材料表現出最有前途的性能，其容量和比能量超過了更成熟的正極材料。然而，其仍存在重大挑戰，如有限的循環動力學，容量保持率差和活性材料負載量低。

在此，加拿大麥吉爾大學Jinhyuk Lee等人總結了當前對Mn-DRX材料的工作原理（鋰擴散、氧化還原機制）、失效機制（O損失、化學機械降解）、合成和加工（固態、機械化學）、微觀結構和性能的基本理解。此外，作者將常見碳負載量的Mn-DRX正極的實際能量密度與更傳統的正極進行比較，以評估Mn-DRX 在其商業應用中的當前局限性和潛力。作者強調了在設計Mn-DRX的本體成分時同時考慮動力學特性、氧化還原和失效機制的重要性。

此外，討論了形成大二次顆粒以提高電極密度和循環壽命的必要性。最后，討論了當前電解液與各種 Mn-DRX化合物的不相容性，這是開發用于鋰離子電池的實用Mn-DRX正極必須解決的問題。

圖1. DRX結構及相關的成本效益和可持續性評估

基于對Mn-DRX性能的理解，作者分享了對它們未來發展的看法。在本體成分工程方面：i）努力優化0-TM滲透以獲得更快的動力學，ii）通過F取代來調整氧化還原機制以避免與0-TM滲透策略發生沖突，iii）摻雜多氧化還原（多電子）TM以提高Mn-DRX的電子導電性；

微結構工程方面：i）避免粉狀顆粒形態以提高正極密度從而提高體積能量密度，ii）形成由較小的初級顆粒（d＜500 nm）組成的球形二級顆粒（d＞10 μm）以增加電極密度和循環壽命，iii）通過減少導電碳或粘結劑含量提高活性材料的含量和實際負載以及設計輕薄正極；

電解液優化方面：i）擴大電壓窗口（鹽包溶劑型電解液或電解液添加劑）將有利于最大限度地延長循環壽命，ii）探索不同溶劑和共溶劑對Mn-DRX的影響，iii）深入研究不同電解液（電解液鹽、溶劑和添加劑的不同組合）對Mn-DRX的影響。

圖2. 高能量和長循環壽命Mn-DRX正極的策略

Toward high-energy Mn-based disordered-rocksalt Li-ion cathodes, Joule 2021. DOI: 10.1016/j.joule.2021.11.005

原創文章，作者：v-suan，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/15/5d4bb9885d/

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麥吉爾大學Joule綜述：邁向高能錳基無序巖鹽鋰離子正極

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