由于鋰離子電動(dòng)汽車電池中的鎳和其他金屬價(jià)格飆升，研究人員開始試圖在不降低性能的情況下使用廉價(jià)的錳（Mn）。作為可能實(shí)現(xiàn)具有高經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性、價(jià)格競爭力和合理能量密度的陰極材料，富錳化學(xué)材料備受關(guān)注。

據(jù)外媒報(bào)道，韓國科學(xué)技術(shù)研究院（Korea Institute of Science and Technology，KIST）表示，由Hong Ji-hyun領(lǐng)導(dǎo)的能源材料研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了使用錳基尖晶石陰極材料的電池壽命快速下降的原因，并提出一種將錳基高能陰極材料商業(yè)化的新方法。

圖片來源：KIST

在富錳陰極材料中，尖晶石鋰鎳錳氧化物（LNMO）或LiNi0.5Mn1.5O4被視為富鎳（Ni）層狀氧化物的潛在替代物。LNMO可以儲(chǔ)存更多的能量，且在LNMO中同時(shí)使用Ni和Mn多陽離子氧化還原反應(yīng)還可實(shí)現(xiàn)高能量密度。

但由于結(jié)構(gòu)和化學(xué)不穩(wěn)定性，LiNi0.5Mn1.5O4在電化學(xué)循環(huán)過程中表現(xiàn)出不可忽略的容量衰減。Hong研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在陰極-電解質(zhì)界面發(fā)生的 LiNi0.5Mn1.5O4的電位驅(qū)動(dòng)相變和分解是容量衰減的主要原因。

研究小組表示：“我們揭示了由大電位變化驅(qū)動(dòng)的LNMO動(dòng)態(tài)表面重建，重建了同時(shí)使用鎳和錳氧化還原進(jìn)行高能存儲(chǔ)時(shí)LNMO的失效機(jī)制?！?/p>

LNMO表面在低電壓下轉(zhuǎn)變?yōu)閹r鹽結(jié)構(gòu)，隨后巖鹽層的解離伴隨著高電壓電解質(zhì)分解，反復(fù)的界面演化導(dǎo)致電荷轉(zhuǎn)移阻抗快速激增，而隨著循環(huán)的進(jìn)行，容量衰減。

Hong研究團(tuán)隊(duì)表示：“我們證明，電解質(zhì)配方是提高LNMO界面穩(wěn)定性、抑制尖晶石到巖鹽轉(zhuǎn)變的有效策略。穩(wěn)定的電化學(xué)界面為LNMO在循環(huán)性、可逆容量和功率密度方面提供了優(yōu)異的性能，優(yōu)于商業(yè)電解質(zhì)?！?/p>