何向明/王莉/陈宗海Nano Energy：LiFePO4保护助力NCM622软包4.6V循环1000圈

层状LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂（NCM）由于其高能量密度而成为锂离子电池（LIBs）正极材料的主要家族。在所有NCM正极材料中，NCM622具有最佳的高电位能量密度（≥ 4.6 V vs. Li/Li⁺）。然而，NCM622在高压(≥ 4.6 V)下的实际应用受到其寄生反应和相关安全问题的限制。完全物理隔离被认为是减轻寄生反应的主要方法，先前也已经证明，界面反应具有活性中心选择性，通过阻断化学活性中心，可以有效抑制其反应性。

清华大学何向明、王莉、阿贡国家实验室陈宗海等通过LiFePO₄@C纳米板进行靶向掩蔽，解锁了NCM622在最高可达4.6 V vs. Li/Li⁺下的稳定性能。

图1 材料制备及表征

具体来说，纳米LiFePO₄板通过简单快速的混合即可有针对性地阻断NCM622上的活性位点（小于30%），无需任何后退火处理。这种有针对性的掩蔽极大地提高了NCM622在≥4.6 V vs. Li/Li⁺的高充电截止电位下的循环性能和热安全性，从而解锁了最佳的比能量密度。

系统的原位/非位表征、第一性原理计算和半/软包电池评估证明，PO₄^3-会优先吸附在过渡金属位点上，从而稳定碳酸酯基传统电解液中表面的过渡金属离子和氧离子，即使在高电压（≥ 4.6 V vs. Li/Li⁺）下。

图2 全电池性能

实验显示， (targeted masked-NCM622)|石墨软包电池在1000次循环后显示出86.5%的高容量保持率，并且其在热失控期间的最高温度从570 °C显著降低到415 °C。这项工作突破了对NCM材料表面改性的传统认知，其研究结果可能为通过低成本和可扩展的修饰工艺合理设计高性能正极材料开辟新的途径，并揭示对材料界面活性的新认识。

图3 热稳定性表征

Targeted Masking Enables Stable Cycling of LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 at 4.6V. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107123

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何向明/王莉/陈宗海Nano Energy：LiFePO4保护助力NCM622软包4.6V循环1000圈

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