通过简单的浆料添加剂调整电极-电解液界面以实现稳定的高电压锂离子电池

摘要

5 V级LiNi_0.5Mn_1.5O₄ （LNMO）作为无钴正极材料，满足了对廉价高性能锂离子电池（LIBs）日益增长的需求。然而，由于高工作电位，LNMO在与商用电解液的界面上存在不稳定性问题。本文提出使用硅酸四乙酯作为LNMO正极浆料添加剂。这种简单的方法能够在电极制备过程中在正极表面原位形成乙氧基官能化的聚硅氧烷薄膜。它不仅有助于形成稳固的人工正极-电解液界面，还能清除氢氟酸（HF）以抑制有害的化学串扰影响。因此，与原始正极相比，优化后的LNMO正极在半电池中表现出显著提高的循环稳定性（1000次循环后容量保持率为84.6%vs.51.4%），在与商用石墨负极配对的全电池中也是如此（500次循环后保持率为83.3%vs.53.4%），并在50°C的高温测试环境下和软包电池中进一步得到验证，这一简单策略有望为开发下一代高性能锂离子电池铺平道路。

关键词

LiNi_0.5Mn_1.5O₄ / 高电压 / 正极-电解质界面 / 浆料添加剂 / 过渡金属溶解 / 锂离子电池

基金资助

国家自然科学基金(52202210); 湖南省自然科学基金(2024JJ5024); 安徽省高校优秀青年人才支持计划(重点)项目(gxyq ZD2021136)资助