揭示電池產氣之謎：碳涂層助力磷酸鐵錳鋰電池突破循環壽命瓶頸。
隨著電動汽車產業快速發展，市場對更高能量密度電池的需求日益迫切。傳統磷酸鐵鋰電池已難以滿足這一需求，而資源豐富、成本低廉的錳元素，為磷酸鐵錳鋰正極材料帶來了希望。這類材料有望實現約250 Wh/kg的能量密度，且放電平臺更高、成本更低，是下一代電池電極材料的有力候選者。然而，LFMP電池在使用中會產生包括可燃性氫氣在內的大量氣體，這不僅縮短了電池的循環壽命，更帶來了嚴峻的安全挑戰。盡管已有表面涂層、離子摻雜等常規策略，但電池失效和氣體產生的根本機制，特別是循環過程中正極離子溶解與容量衰減的關聯，仍不甚清晰，阻礙了材料的進一步優化。
近日，南京工業大學陳宇輝教授、中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所沈炎賓研究員合作系統地揭示了LFMP/石墨全電池中氣體析出的詳細機制，并提出了有效的改進方案。研究發現，電池產生的氣體中超過90%為CO?和H?。CO?源于LFMP正極處的副反應，電化學途徑和化學途徑貢獻幾乎各半。H?則主要來源于石墨負極固體電解質界面處的化學副反應，且與從LFMP中溶解出的Mn/Fe離子密切相關。基于此，研究團隊開發了一種具有致密碳層包覆的LFMP材料，該涂層將金屬離子溶解抑制了一個數量級，并極大減少了兩個電極上的副反應。最終，基于該材料的4.1Ah軟包電池實現了超過540次的穩定循環，容量保持率超過90%。相關論文以“Unravelling gas evolution mechanisms in battery electrode materials”為題，發表在Nature Chemistry上。
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