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

在此，加拿大麥吉爾大學(xué)Jinhyuk Lee等人總結(jié)了當(dāng)前對(duì)Mn-DRX材料的工作原理（鋰擴(kuò)散、氧化還原機(jī)制）、失效機(jī)制（O損失、化學(xué)機(jī)械降解）、合成和加工（固態(tài)、機(jī)械化學(xué)）、微觀結(jié)構(gòu)和性能的基本理解。此外，作者將常見(jiàn)碳負(fù)載量的Mn-DRX正極的實(shí)際能量密度與更傳統(tǒng)的正極進(jìn)行比較，以評(píng)估Mn-DRX 在其商業(yè)應(yīng)用中的當(dāng)前局限性和潛力。作者強(qiáng)調(diào)了在設(shè)計(jì)Mn-DRX的本體成分時(shí)同時(shí)考慮動(dòng)力學(xué)特性、氧化還原和失效機(jī)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(huán)壽命的必要性。最后，討論了當(dāng)前電解液與各種 Mn-DRX化合物的不相容性，這是開(kāi)發(fā)用于鋰離子電池的實(shí)用Mn-DRX正極必須解決的問(wèn)題。

圖1. DRX結(jié)構(gòu)及相關(guān)的成本效益和可持續(xù)性評(píng)估

基于對(duì)Mn-DRX性能的理解，作者分享了對(duì)它們未來(lái)發(fā)展的看法。在本體成分工程方面：i）努力優(yōu)化0-TM滲透以獲得更快的動(dòng)力學(xué)，ii）通過(guò)F取代來(lái)調(diào)整氧化還原機(jī)制以避免與0-TM滲透策略發(fā)生沖突，iii）摻雜多氧化還原（多電子）TM以提高M(jìn)n-DRX的電子導(dǎo)電性；

微結(jié)構(gòu)工程方面：i）避免粉狀顆粒形態(tài)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(jí)顆粒（d＜500 nm）組成的球形二級(jí)顆粒（d＞10 μm）以增加電極密度和循環(huán)壽命，iii）通過(guò)減少導(dǎo)電碳或粘結(jié)劑含量提高活性材料的含量和實(shí)際負(fù)載以及設(shè)計(jì)輕薄正極；

電解液優(yōu)化方面：i）擴(kuò)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(zhǎng)循環(huán)壽命，ii）探索不同溶劑和共溶劑對(duì)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(duì)Mn-DRX的影響。

圖2. 高能量和長(zhǎng)循環(huán)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

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麥吉爾大學(xué)Joule綜述：邁向高能錳基無(wú)序巖鹽鋰離子正極

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