Engineering an Insoluble Cathode Electrolyte Interphase Enabling High Performance NCM811//Graphite Pouch Cell at 60 °C

电解质 材料科学 阴极 溶解 化学工程 石墨 锂(药物) 碳纤维 电极 复合材料 化学 复合数 医学 工程类 内分泌学 物理化学
作者
Yuqing Chen,Qiu He,Ying Mo,Zhou Wang,Yun Zhao,Nan Piao,Chi Liu,Peitao Xiao,Hui Liu,Baohua Li,Shi Chen,Li Wang,Xiangming He,Lidan Xing,Jilei Liu
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:12 (33) 被引量:129
标识
DOI:10.1002/aenm.202201631
摘要

Abstract High‐energy lithium‐ion batteries (LIBs) can be realized with the use of nickel‐rich materials, however, their reversible operation requires long‐term cathode‐electrolyte interfacial (CEI) stability, especially for high‐temperature applications, but how the CEIs evolves during operation is still a mystery. The unstable CEIs have been recently ascribed to them generating/disappearing/regenerating during Li + extraction/insertion by in situ Fourier Transform Infrared Spectroscopy spectrum. Herein, a strategy of insoluble CEI is proposed toward addressing the interfacially induced deterioration of cathodes with a focus on Ni‐rich layered oxides. Incorporating unsaturated units (CC/CC) to siloxane as electrolyte additives advances the commercial LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 /graphite cells up to around 300 cycles at 60 °C with more than 85% capacity retention, along with the LiCoO 2 cells reaching ≈90% capacity retention over 350 cycles under 80 °C. The experimentally and theoretically detailed investigation shows that the higher unsaturation bond with high reactive sites show more polymerization via a 3D topological pathway to form insoluble CEI species, leading to suppression of parasitic reactions, corrosive acid, transition‐metal dissolution, stress corrosive cracking, and impedance growth. The scientific discoveries of this study highlight the pivotal role of electrode–electrolyte interactions and recapitulates the tried‐and‐true “electrolyte” approach for the future development of high‐energy batteries under extreme temperature conditions.
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