美国西北大学AM：阐明和缓解无钴LiNiO2正极的高压退化

LiNiO₂(LNO)是下一代锂离子电池一种很有前景的正极材料，因为它具有极高的容量和无钴成分，可以实现更可持续和更合乎道德的大规模制造。然而，它在超过4.1 V的高工作电压下的循环寿命较差，这阻碍了其实际应用，因此促使人们努力阐明和缓解高充电状态下LNO的降解机制。

美国西北大学Mark C. Hersam等对无钴LNO中氧堆积化学相关的高压降解进行了多尺度探索。

图1 LNO的堆积结构演化

在这项研究中，作者已经确定晶格氧损失和O1堆积转变是LNO充电到高电压区域（高达 4.6 V）时不可逆容量损失的主要原因。

此外，O1结构中NiLi缺陷的出现降低了氧滑移的可逆性，导致不可逆的堆垛层错。由于氧骨架的不连贯性，这些堆叠结构的变化会加速机械退化，例如蠕变、开裂，甚至层状结构的弯曲，从而导致容量快速衰减。

图2 循环高压下LNO的结构退化

因此，抑制析氧是实现LNO稳定高压运行的关键因素。与该结论一致，抑制析氧的共形外部石墨烯涂层缓解了电化学循环过程中氧堆积的变化，从而显著提高了容量保持率。因此，这项详细的机理研究为实现LNO的高压运行提供了一条清晰的途径，这是实现实用高能量密度LIBs的关键一步。

图3 表面稳定的LNO的长期循环特性

Elucidating and Mitigating High-voltage Degradation Cascades in Cobalt-free LiNiO2 Lithium-ion Battery Cathodes. Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202106402

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