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Arumugam Manthiram教授ACS Energy Lett.：電解液在克服鋰電池中LiNiO2正極挑戰(zhàn)中的作用

LiNiO₂ (LNO) 是一種高容量的模型正極，于19世紀(jì)80年代首次發(fā)現(xiàn)，由于其固有的不穩(wěn)定性而失去熱度。然而，隨著對(duì)更高能量密度電池的推動(dòng)，對(duì)LNO的研究再次提上日程。

在此，美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校Arumugam Manthiram教授等人證明使用適當(dāng)?shù)碾娊庖海瑹o(wú)需額外改性即可實(shí)現(xiàn)LNO正極的重大性能改進(jìn)。具有局部高濃度電解液 (LHCE) 的電池在200次循環(huán)后提供92%的容量保持率，而在基準(zhǔn)碳酸鹽電解液中的容量保持率為56%。

LHCE中溶劑與濃鹽絡(luò)合而穩(wěn)定化，因此表面反應(yīng)性降低。因此，電解液分解以鹽為主，而富含氟的CEI更穩(wěn)定，有助于降低過(guò)電位和薄膜電阻。LHCE中的微裂紋也得到緩解，這證明了層狀氧化物正極研究必須考慮電解液的作用以及晶格變化。

圖1. LHCE和碳酸鹽電解液中LNO的自放電曲線

除了循環(huán)性能，LHCE還具有額外的好處。由于表面反應(yīng)性降低，自放電顯著減少，從而使電池能夠更長(zhǎng)時(shí)間地保持電荷同時(shí)減少總降解。此外，LHCE中LNO正極的熱失控發(fā)生在244°C，而碳酸鹽電解液中為188°C，這可歸因于復(fù)合溶劑具有更高的氧化穩(wěn)定性。

盡管LHCE仍需要探索，但它顯然是高鎳正極的“直接”推動(dòng)者，無(wú)需對(duì)電池生產(chǎn)線進(jìn)行更改。此外，雖然LHCE中典型稀釋劑的成本目前與鹽類相似，但成本降低空間很大。研究人員和制造商應(yīng)持續(xù)探索這類令人興奮的電解液，并根據(jù)電解液的進(jìn)展重新考慮正極的選擇。

Arumugam Manthiram教授ACS Energy Lett.：電解液在克服鋰電池中LiNiO2正極挑戰(zhàn)中的作用

圖2. LHCE和碳酸鹽電解液中LNO的熱穩(wěn)定性

Role of Electrolyte in Overcoming the Challenges of LiNiO₂ Cathode in Lithium Batteries, ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01714

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