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合理設(shè)計(jì)高鎳、無鈷層狀氧化物材料用于高能、低成本鋰離子電池，有望進(jìn)一步推動電動汽車的廣泛應(yīng)用，但具有令人滿意電化學(xué)性能的成分尚未出現(xiàn)。先前的工作已經(jīng)證明了一種很有前景的LiNi_0.883Mn_0.056Al_0.061O₂（NMA-89）組合物，其在循環(huán)穩(wěn)定性方面優(yōu)于高鎳、含鈷類似物，并且保持了相當(dāng)?shù)谋堵市阅芎蜔岱€(wěn)定性。

美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校Arumugam Manthiram教授比較了NMA-89在具有4.2V截止電壓的軟包全電池中與其含鈷類似物的容量衰減機(jī)制。

結(jié)果表明，LiNi_0.89Mn_0.055Co_0.055O₂（NMC-89）和LiNi_0.883Co_0.053Al_0.064O₂（NCA-89）中的顆粒開裂導(dǎo)致活性物質(zhì)的損失和比表面積的增加，從而加劇了結(jié)構(gòu)和表面的不穩(wěn)定性，加速了阻抗和極化的增長，最終降低了其容量保留。

LiNi_0.89Mn_0.044Co_0.042Al_0.013Mg_0.011O₂（NMCAM-89）和NMA-89的表面反應(yīng)減弱，顆粒結(jié)構(gòu)保持球形，有利于它們在長期循環(huán)過程中保持容量。該研究揭示了特定的過渡金屬離子如何決定高鎳層狀氧化物正極材料的電化學(xué)穩(wěn)定性，強(qiáng)調(diào)了NMA-89中Mn-Al結(jié)合的好處，并提出了進(jìn)一步提高這類新型正極材料性能的潛在策略。

圖1 NMC-89、NCA-89、NMCAM-89 和 NMA-89 在軟包全電池中循環(huán)1000次后的電化學(xué)表征

圖2 在具有各種高鎳正極材料的軟包全電池中循環(huán)1000次后石墨電極的表面表征

In-Depth Analysis of the Degradation Mechanisms of High-Nickel, Low/No-Cobalt Layered Oxide Cathodes for Lithium-Ion Batteries. Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202100858

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