Angew：电极中的过渡金属溶解现象

纳米技术

2023-12-15

Li离子电池在高电势进行循环工作的过程通常面临严重的容量损失问题。容量损失的一个主要原因是由于过渡金属物种从电极活性材料溶解，并且离子在电解液中发生迁移，以及固体电解质沉淀界面在阳极沉淀等问题导致。

人们虽然对于阴极活性物种的过渡金属氧化态以及其在阳极沉淀的现象进行深入研究，但是但是对于过渡金属离子溶解于电解液的现象并未充分研究。

有鉴于此，罗得岛大学Brett Lucht、Dugan Hayes等报道研究四种阴极活性物质在正常电压或者更高电压进行循环时，过渡金属物种的氧化态变化。

主要内容

（1）

通过XAS光谱表征方法研究LiMn₂O₄ (LMO)、LiNi_0.5Mn_1.5O₄ (LNMO)、LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂ (NMC811)、x Li₂MnO₃*(1-x)LiNa_aMn_bCo_cO₂ (LMRNMC, a+b+c=1)四种阴极活性物种在正常电压或者高电压过程的电池循环过程中的溶解，测试溶液中Mn和Ni的氧化态变化规律。

（2）

通过ICP-MS测试表征，说明阳极沉淀的过渡金属离子浓度。研究发现，过渡金属离子溶解到电解液中，但是Mn和Ni的氧化态与阴极材料有关，氧化态与电池循环的电极电势无关。

参考文献

Leah Rynearson, Cali Antolini, Chamithri Jayawardana, Munaiah Yeddala, Dugan Hayes, Brett Lucht, Speciation of Transition Metal Dissolution in Electrolyte from Common Cathode Materials, Angew. Chem. Int. Ed. 2023

DOI: 10.1002/anie.202317109

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202317109