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韓建濤/方淳Nano Energy：定制電解液使高倍率、超穩(wěn)定NCM正極材料用于鋰離子電池

高容量富鎳層狀氧化物正極LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂（富鎳 NCM）的電化學(xué)性能受到連續(xù)的不可逆相變、粒子解體和不穩(wěn)定的正極-電解質(zhì)界面等不利因素的影響，這些通常是由有害的正極-電解液反應(yīng)誘導(dǎo)的。

華中科技大學(xué)韓建濤、方淳等人將具有高HOMO能級(jí)的LiBOB和多巴胺(DA)作為功能添加劑添加到傳統(tǒng)碳酸碳酸酯基電解液中，經(jīng)過(guò)原位電化學(xué)氧化形成均勻的無(wú)機(jī)/聚合物正極電解質(zhì)界面（CEI），以抑制上述副反應(yīng)。

這種CEI膜不僅消除了不利的正極-電解液界面反應(yīng)，防止電解液滲透到晶界，而且阻礙了材料表面惰性巖鹽相的形成。更重要的是，這項(xiàng)工作證明了這種富含 N、B、O 的界面層提供了快速的Li⁺擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)過(guò)程，以確保正極的高倍率性能，這仍然是富鎳 NCM 的大規(guī)模應(yīng)用的技術(shù)難點(diǎn)。

結(jié)果，在雙重添加劑的協(xié)同作用下，電池在1 C下循環(huán)200次后容量保持率超過(guò) 92%，并在20 C的高倍率下獲得了118 mAh g^-1的高比容量。通過(guò)優(yōu)化電解液配方，建立穩(wěn)定有效的Li⁺導(dǎo)電界面膜，是開(kāi)發(fā)高性能大容量?jī)?chǔ)能正極的有效途徑。

韓建濤/方淳Nano Energy：定制電解液使高倍率、超穩(wěn)定NCM正極材料用于鋰離子電池

圖1. Li|LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂電池在不同電解液下的電化學(xué)性能

韓建濤/方淳Nano Energy：定制電解液使高倍率、超穩(wěn)定NCM正極材料用于鋰離子電池

圖2. 在不同電解液循環(huán)后的CEI層的XPS光譜

Tailoring Electrolyte to Enable High-Rate and Super-Stable Ni-rich NCM Cathode Materials for Li-ion Batteries. Nano Energy 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106301

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