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廣工大ACS Energy Lett.: Ni/Mn和Al雙濃度梯度減輕富鋰層狀正極的電壓衰減和容量衰減

富鋰層狀氧化物 (LLO) 成為解決電動汽車續航問題的最有前途的正極之一，因為它們可提供超過 250 mAh g^-1的超高容量，使得構建具有高能量密度的鋰離子電池成為可能。然而多年來，LLOs一直存在嚴重的電壓衰減和電容衰減問題，嚴重阻礙了其實際應用。

在此，廣東工業大學林展教授等人構建了具有Ni/Mn和Al雙濃度梯度的無鈷LLO微球以減輕上述障礙。一種濃度梯度是電化學活性梯度（Ni/Mn），另一種是電化學惰性梯度（Al）。不同循環后的XPS和軟硬XAS證明雙濃度梯度的組合有效地減輕了界面反應、結構演化以及循環過程中低價Mn³⁺/Mn⁴⁺或 Mn²⁺/Mn³⁺氧化還原對的產生。

圖1. 具有雙濃度梯度的LLO正極的電化學性能

因此，具有雙濃度梯度的LLO正極在2.0~4.8 V電壓范圍內，100 mA g^-1下循環100次后，其電壓衰減率僅為0.97 mV/次。此外，在300 mA g^-1下循環400次后，其容量保持率也高達84.1%。這項工作中雙濃度梯度的結合提供了一種在不久的將來開發用于實際應用的先進LLO正極的方法，為高能量密度正極的實際開發開辟了新的途徑。

圖2. XAS測試結果

Ni/Mn and Al Dual Concentration-Gradients To Mitigate Voltage Decay and Capacity Fading of Li-Rich Layered Cathodes, ACS Energy Letters. 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01215

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