他，诺奖得主接班人，六大学会会士，新发AEM：再降低电池成本！

研究概述

可持续性和供应链问题要求锂离子电池 (LIBs) 不含镍和钴等关键矿物。虽然最近的研究进展表明钴可以被去除，但问题仍然是在牺牲关键性能指标之前可以从无钴层状氧化物正极中去除多少镍。

基于此，德克萨斯大学奥斯汀分校Arumugam Manthiram教授团队在国际期刊Advanced Energy Materials上发表题为《Cost-Effective Layered Oxide – Olivine Blend Cathodes for High-Rate Pulse Power Lithium-Ion Batteries》的研究论文。

这项研究通过对几种镍含量递减的无钴正极材料进行基准测试，强调了降低镍含量的效果。通过增加充电电压来保持相同的能量密度，镍含量低于80%的正极由于氧气释放和电解液分解增加而表现出更严重的容量衰减。

电荷转移和扩散动力学也随着锰含量的增加而受到阻碍，并且在高电压下形成的电阻性表面相使低镍、无钴正极材料在高能量和功率应用中的竞争力低于高镍正极材料。研究证明，将层状氧化物与橄榄石混合是一种有效的替代方案，可以在适度的充电电压下提供与低镍正极材料相当的能量密度和循环稳定性。

与30wt%的橄榄石LiMn0.5Fe0.5PO4 (LMFP) 混合几乎消除了低充电状态下层状氧化物的扩散限制，增强的脉冲功率特性可与高镍同类产物媲美。

正极材料混合可以进一步降低整体镍含量和成本，而不受到低镍、无钴正极的性能限制。

图文解读

图1：稳定性表征

图2：镍基正极材料的动力学表征

图3：Ni80与LiFePO4(LFP)或LiMn0.5Fe0.5PO4(LMFP)混合的压实密度、电化学及稳定性表征

文献信息

Cost-Effective Layered Oxide – Olivine Blend Cathodes for High-Rate Pulse Power Lithium-Ion Batteries, Advanced Energy Materials, 2024.https://doi.org/10.1002/aenm.202403002