胡恩源/杨晓青/刘宜晋/许康最新Nature Energy
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作者:中研环科
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发布时间: 2022-05-11
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▲第一作者：Sha Tan, Zulipiya Shadike, Jizhou Li
通讯单位：美国布鲁克海文国家实验室; 美国SLAC国家加速器实验室; 美国陆军研究实验室DOI: https://doi.org/10.1038/s41560-022-01020-x在下一代电池概念的众多候选阴极中，富镍层状材料LiNixMnyCo1–x–yO2 (NMC)因其高理论容量（~280 mAh g−1）、工作电压高（~4 V vs. Li+/Li）和相对较低的成本而脱颖而出。然而，当NMC受到高压充电时，会发生严重的容量衰减。衰退的机制可能有两种，一种是NMC的表面在高压下通过从层状结构到尖晶石/岩盐结构的相变重建，并伴随着氧损失；另一种解释是基于NMC晶格中Li分布的不均匀性，导致裂纹的形成。尽管已经探索了多种方法，并取得了不同程度的成功，但在超高压（>4.5 V）下实现富镍层状阴极的稳定循环仍然非常具有挑战性。高压操作的挑战不仅来自阴极，还来自电解液，商用电解液无法支持高压锂离子电池的运行。虽然使用牺牲添加剂可以有效改善高压操作条件下的电化学性能，但是，对于超高压工作区（>4.6 V）很难找到能够同时应对多种挑战的添加剂。1. 本文证明了通过在普通商业电解质中使用适量的二氟磷酸锂 (LiDFP)，可以实现具有 4.8 V 超高截止电压的稳定循环；
2.Li||LiNi0.76Mn0.14Co0.10O2电池在200次循环后仍保持97%的初始容量 (235 mAh g–1)，循环稳定性归因于阴极上坚固的界面。它是由二氟磷酸锂在过渡金属的催化作用下分解形成的，分解产物（Li3PO4和LiF）形成保护性界面。
