KIST发现将锰尖晶石阴极电池商业化的新方法

盖世汽车讯 由于锂离子电动汽车电池中的镍和其他金属价格飙升，研究人员开始试图在不降低性能的情况下使用廉价的锰（Mn）。作为可能实现具有高经济可持续性、价格竞争力和合理能量密度的阴极材料，富锰化学材料备受关注。

据外媒报道，韩国科学技术研究院（Korea Institute of Science and Technology，KIST）表示，由Hong Ji-hyun领导的能源材料研究团队发现了使用锰基尖晶石阴极材料的电池寿命快速下降的原因，并提出一种将锰基高能阴极材料商业化的新方法。

图片来源：KIST

在富锰阴极材料中，尖晶石锂镍锰氧化物（LNMO）或LiNi0.5Mn1.5O4被视为富镍（Ni）层状氧化物的潜在替代物。LNMO可以储存更多的能量，且在LNMO中同时使用Ni和Mn多阳离子氧化还原反应还可实现高能量密度。

但由于结构和化学不稳定性，LiNi0.5Mn1.5O4在电化学循环过程中表现出不可忽略的容量衰减。Hong研究团队发现，在阴极-电解质界面发生的 LiNi0.5Mn1.5O4的电位驱动相变和分解是容量衰减的主要原因。

研究小组表示：“我们揭示了由大电位变化驱动的LNMO动态表面重建，重建了同时使用镍和锰氧化还原进行高能存储时LNMO的失效机制。”

LNMO表面在低电压下转变为岩盐结构，随后岩盐层的解离伴随着高电压电解质分解，反复的界面演化导致电荷转移阻抗快速激增，而随着循环的进行，容量衰减。

Hong研究团队表示：“我们证明，电解质配方是提高LNMO界面稳定性、抑制尖晶石到岩盐转变的有效策略。稳定的电化学界面为LNMO在循环性、可逆容量和功率密度方面提供了优异的性能，优于商业电解质。”