由于鋰離子電動汽車電池中的鎳和其他金屬價格飆升，研究人員開始試圖在不降低性能的情況下使用廉價的錳（mn）。作為可能實現(xiàn)具有高經(jīng)濟可持續(xù)性、價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)的能源材料研究團隊發(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可以儲存更多的能量，且在lnmo中同時使用ni和mn多陽離子氧化還原反應(yīng)還可實現(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研究團隊發(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)動的lnmo動態(tài)表面重建，重建了同時使用鎳和錳氧化還原進行高能存儲時lnmo的失效機制。”
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)的進行，容量衰減。
hong研究團隊表示：“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)。”
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