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富鋰和富錳正極材料與其他常見正極材料相比具有許多優(yōu)點：包括高氧化電位,、高比容量,、毒性低和成本低。然而,，這兩類材料同時具有不可逆容量高,、電壓滯后和電壓衰減大等缺點。在這項工作中,，加拿大達爾豪斯大學Jeff R. Dahn教授團隊使用不同的循環(huán)驅(qū)動曲線,、溫度、化成電壓,、循環(huán)上限和下限截止電壓來評估商業(yè)Li1.11Ni0.34Mn0.53Al0.02O2/石墨(LNMA)和Li1.167Ni0.183Mn0.558Co0.092O2/石墨(LNMC)軟包電池的性能,。研究發(fā)現(xiàn)這些材料可以具有良好的高壓性能。作者強調(diào),，為了使富鋰材料與現(xiàn)有電池化學物質(zhì)具有競爭力,，必須消除富鋰和富錳材料中普遍存在的電壓衰減。作者證明,，在對富鋰/石墨全電池的能量密度做出結(jié)論時,，富鋰材料的高比容量可能具有欺騙性。
圖1顯示了所研究的軟包電池正極表面的SEM圖像。從圖片上可以清楚地區(qū)分正極材料和導電添加劑,。不規(guī)則形狀的LNMA材料二次粒子（圖1a）的直徑范圍為5至8微米,，由約1微米的一次粒子組成。兩種LNMC材料（圖1b和c）均由直徑為5至8 μm的球形二次粒子制成,，并由直徑為幾百納米的初級粒子組成,。在LNMC2材料中可以識別出多個裂紋，這可能是由電極壓延引起的,。
圖2. 在這項工作中研究的軟包電池正極的精修XRD圖譜,。
圖2顯示了來自所研究軟包電池的干LNMA (2a–e),、LNMC1 (2f–j)和LNMC2（具有專有涂層的LNMC1）（2k–p）電極的XRD圖譜。作者假設(shè)R-3m空間群(α-NaFeO2)中存在六方層狀相,，對XRD結(jié)果進行了精修,。結(jié)果顯示LNMC1(2f)和LNMC2(2k)的(003)峰較窄，模型擬合良好,，但LNMA(2a)(003)峰較寬且不對稱,。所有材料在20°-35°區(qū)域（2b、2g,、2l）均未顯示雜質(zhì),，僅在20.8°處出現(xiàn)弱寬峰，這是由過渡金屬層中鋰與其他金屬原子之間的短程有序引起的,。所有樣品均顯示(006)/(102) (2c, 2h, 2m)峰和(018)/(110)峰(2e, 2j , 2p)的明顯分離,，這是高度結(jié)晶的標志和有序的分層結(jié)構(gòu)。只有LNMC2(110)峰(2p)的擬合效果不如其他材料,。
表1. 正極材料成分,、XRD,、細化參數(shù)和半電池循環(huán)結(jié)果。
表1總結(jié)了每個軟包電池電極的精修結(jié)果和紐扣電池循環(huán)結(jié)果,。LNMA與LNMC1和LNMC2相比,，具有更低的Li和更高的Ni含量，顯示出更高的a和c參數(shù)值以及Li層中的更多Ni,。
圖3. 半電池循環(huán)數(shù)據(jù),。
表1總結(jié)了半電池的第一次循環(huán)數(shù)據(jù),。與LNMC材料相比,，LNMA材料在充電至4.8 V vs Li/Li+時顯示出較低的第1次循環(huán)充電容量和更高的不可逆容量（表1和圖3）。由于鋰含量較高,，LNMC電池比LNMA具有更高的比容量（圖3a）,。如圖3d和3h所示，當LNMA材料充電至4.4 V vs Li/Li+時,，不可逆容量僅為9%，因為充電過程僅涉及Ni氧化還原,，不涉及氧氧化還原,。無論正極活性材料成分如何，任何以高于4.4 V vs Li/Li+的電壓充電都會使得電池的第一次充電容量,、不可逆容量增加和電壓滯后（圖3h）,。
圖4中作者使用半電池參考曲線的dV/dQ擬合來擬合UHPC循環(huán)的第一個循環(huán)的軟包電池數(shù)據(jù)。圖4a-c顯示了具有3個不同的化成循環(huán)上限截止電壓和第一次UHPC充放電曲線,。與圖3中的半電池數(shù)據(jù)一樣,，將上限截止電壓限制為Ni氧化還原(4.35 V)會導致容量降低、電壓滯后和不可逆容量降低,，而充電至4.7 V會導致容量更高,、電壓滯后和更高不可逆轉(zhuǎn)的能力?；?.7 V并循環(huán)至4.35 V（圖4b）的電池比僅循環(huán)至4.35 V（圖4a）的電池具有更高的容量,，這表明氧氧化還原的存在還是有一些好處。
鍍鋰發(fā)生在4.5 V和290 mAh下,，并且在氧氧化還原平臺上產(chǎn)生的電位階躍用紅色星號表示（圖4）,。這意味著如果想要避免鍍鋰，這些電池只能充電至4.35 V,。鍍鋰的原因是石墨負載不足,，如圖4d-f中半電池參考曲線和全電池曲線相對于容量的位置所示，石墨電極容量為300 mAh,，而LNMA電極容量在充電至4.7 V時可擴展至400 mAh,。這些結(jié)果表明，在調(diào)整富鋰全電池的N/P比時,，考慮正極不可逆容量是非常重要的,。
LNMA-2電池使用略有不同的條件進行循環(huán)（圖5a-d）,。上限截止被限制為4.6 V，因為當將上限截止電壓從4.6 V增加到4.7 V時,，只能獲得很少的容量,，而寄生反應的程度會大大增加。圖5e-h顯示LNMA-2電池的石墨含量與LNMA-1相同（300 mAh）,，但正極負載已減少,，這意味著在全SOC下電池容量較低。LNMA-2電池首次循環(huán)中較高的不可逆容量意味著石墨電極含有過量的鋰,，這可能是使這些富含鋰的電池在使用傳統(tǒng)電解質(zhì)的情況下循環(huán)至4.6 V時具有長壽命的原因,。由高電壓下電解質(zhì)降解導致的鋰庫存損失引起是影響電池故障的重要因素。在富鋰材料的情況下,，氧氣釋放是導致鋰庫存損失的另一個重要因素,。而石墨中過量的鋰可以推遲這一過程。
作者使用LNMA電池測試了各種電解質(zhì)添加劑的影響,。LNMC電池僅使用PES-211添加劑組合進行了研究,。圖6總結(jié)了化成后測量的各種添加劑的非原位氣體體積和電荷轉(zhuǎn)移電阻(Rct)值。從EIS光譜計算Rct值,。當充電至4.7 V時,，含有FEC、PES和TAP的電解質(zhì)在LNMA-1電池（圖6a）中產(chǎn)生少于0.5 mL的氣體,，2PES+1DTD+1TTSPi顯示的產(chǎn)氣量最低,。使用2FEC+ 1LFO電解質(zhì)對LNMA-2電池進行了測試。從圖6c中可以看出,，2FEC+1LFO與其他添加劑結(jié)合使用應該是有益的,。研究結(jié)果表明除了2FEC+1LFO+1LiDFOB，基于PES-211和2FEC+1LFO的電解質(zhì)均產(chǎn)生很少的氣體,。圖6d中的2FEC+1LFO+1PES的Rct值略高于其他基于2FEC+1LFO的添加劑組合,。
圖6. 在40°C下添加各種電解質(zhì)添加劑在LNMA-1 (a, b)和LNMA-2 (c, d)電池化成至各種上限截止電壓后測量的非原位氣體體積(a, c)和電荷轉(zhuǎn)移電阻(c, d),。
有趣的是，在LNMA-1電池中研究的所有添加劑在較高電壓下,，Rct值會降低（圖6b）,。這很反常，因為人們會預期由于電解質(zhì)分解增加,，電池阻抗會在更高的電壓下增加,。可能的解釋是：由于低N/P比導致的鍍鋰,、正極活性材料釋放的氧使CEI惡化,、CEI組分分解成氣態(tài)化合物以及由于材料結(jié)構(gòu)的變化而導致的不同動力學特性,。
圖7. 形成至4.7 V后,，在3.8V和10 °C下測量的LNMA-2電池的EIS光譜。
圖7顯示了化成后記錄的具有各種添加劑的LNMA-2電池的EIS光譜(7a–d)和經(jīng)過長期循環(huán)后選擇的具有2FEC+1LFO的電池(7e和7f),。PES-211電解質(zhì)在所有化成電壓下都會導致最高阻抗,，而2FEC+1LFO的阻抗譜受不同化成截止電壓的影響最小。圖7顯示Rct隨著化成電壓的增加而降低,，并且這種趨勢在循環(huán)后反轉(zhuǎn)（圖7e和7f）,。循環(huán)到高于4.44 V的上限截止電壓的電池顯示出比循環(huán)到較低截止電壓的電池高得多的阻抗值。
LNMA-2電池在40°C使用各種2FEC+1LFO基添加劑和PES-211化成4.8 V并循環(huán)至4.6 V時產(chǎn)生的氣體很少,。當充電至4.8 V時，具有其他電解質(zhì)的電池僅釋放0.3-0.4 mL (1.2 – 1.6 mL/Ah)氣體（圖8a和8b）,。當化成電壓降低至4.6 V時,，240 mAh電池中的氣體釋放量減少至僅0.25 mL（圖8c和8d）。另一方面,，LNMC電池沒有表現(xiàn)出這種對放氣的彈性（圖8e）,。LNMC1在充電至4.8 V時會產(chǎn)生1.0 mL的氣體，而LNMC2是LNMC1電池的涂層版本,，會產(chǎn)生約2.2 mL的氣體,。然而，在4.44 V下,，LNMC1電池產(chǎn)生的氣體程度與LNMA-2電池在4.6 V下產(chǎn)生的氣體程度相似,。因此，選擇4.44 V和4.3 V作為LNMC電池在長期循環(huán)中的上限截止電壓,。
圖9顯示,，在55°C下，具有2FEC+1LFO電池的LNMA-2電池在4.8 V下產(chǎn)生0.8 mL的氣體,，而具有PES-211的電池產(chǎn)生約1.0 mL的氣體,。另一方面，LNMC1電池2.2 mL氣體,，LNMC2電池產(chǎn)生3.5 mL的氣體,。這些結(jié)果表明LNMC2電池上的涂層增加了與電解質(zhì)的表面反應性,。
1. 含有各種添加劑的LNMA-1電池的長期循環(huán)結(jié)果
圖10. LNMA-1電池在各種電解質(zhì)中化成4.7 V并循環(huán)至4.35 V的長期循環(huán)數(shù)據(jù),。
圖10和11顯示了4.7 V的化成電壓對LNMA-1電池的長期循環(huán)性能的影響?；?.7 V并循環(huán)至4.35 V的電池（圖10）在開始時具有更高的容量,，并且在大約200次循環(huán)后容量增加，然后開始穩(wěn)定衰減,?；刹⒀h(huán)至僅4.35 V的電池（圖11）在容量與循環(huán)和歸一化容量與循環(huán)圖中形成一個不尋常的半圓。最初它們的容量約為180 mAh,，但它在300次循環(huán)后逐漸增長到220 mAh,，之后容量衰減比4.7-4.35 V電池更快。在4.35-4.35V電池中出現(xiàn)這種半圓的原因可能是由于氧-氧化還原平臺的逐漸穿越,，即每個循環(huán)的截止值都接近氧-氧化還原電位,。氧氧化還原會導致陰極電壓衰減，因此在下一個循環(huán)中,，在達到截止之前,，一部分氧氧化還原平臺是可用的。
圖11. LNMA-1電池在各種電解質(zhì)中化成4.35 V并循環(huán)至4.35 V的長期循環(huán)數(shù)據(jù)。
從平均放電電壓與循環(huán)圖（圖10c和11c）可以看出兩種循環(huán)條件之間的另一個顯著差異,。化成4.7 V的電池在前200個循環(huán)中顯示平均電壓快速下降,，之后電壓衰減顯著減慢。化成4.35 V的電池顯示出更平緩的電壓衰減,，但可以將其分為具有不同衰減率的兩個區(qū)域,。在兩個平均電壓圖中，“拐點”對應于容量與循環(huán)圖中的最大值,。盡管兩種循環(huán)條件下都有電壓衰減,，但與4.35 V電池（圖11d）相比，化成4.7 V電池（圖10d）所產(chǎn)生的電壓滯后隨周期增加較慢,，并保持在略低的值,。值得注意的是，電壓滯后增加是由阻抗增長和從分層到尖晶石轉(zhuǎn)變的電壓衰減引起的,。
使用任何一種化成方案的電池容量增長都是由正極活性材料的連續(xù)“活化”引起的,，但是兩種方案的活化路徑都不同。在4.35-4.35 V電池中，C/3和C/20容量在循環(huán)中遵循類似的趨勢,。然而,，4.7-4.35 V電池中的C/20數(shù)據(jù)點立即達到最大值，隨后出現(xiàn)相當單調(diào)的衰減,，這意味著C/3容量受這些電池中的動力學限制,。化成4.7 V的電池在第一次充電期間經(jīng)歷陰離子氧化還原,，因此在隨后的循環(huán)中具有更高的初始容量和更少的容量增長（圖10）,。4.35 V處于陰離子氧化還原平臺的開始，這意味著通過陰離子氧化還原的材料活化將在4.35-4.35V電池的100次循環(huán)中非常緩慢地發(fā)生（圖11）,?；?.7 V的電池實際上比暴露在“溫和”充電條件下的4.35-4.35 V電池具有更長的壽命。盡管在化成至4.7 V的電池中發(fā)生了鍍鋰,，但是對于4.35-4.35 V電池,，一旦達到其容量最大值就可能開始鍍鋰。
對于所研究的添加劑,，2FEC+1LFO是4.7-4.35 V電池中表現(xiàn)最好的添加劑組合,，而在4.35-4.35 V電池中，1FEC+1TAP和1PBF非常接近2FEC+1LFO,這也表明與其他添加劑的電解質(zhì)相比,，電壓滯后和阻抗增長最低（圖10d和11d）。當使用2FEC+1LFO添加劑組合時,，化成4.7 V并循環(huán)至4.6 V的電池持續(xù)時間最長,。然而，LNMA-1 4.7-4.6 V電池壽命可以通過將最低電壓下線降低到2.0 V來延長,，這利用了Mn3+/Mn4+氧化還原,。
圖12. 具有2FEC+1LFO電解質(zhì)的LNMA-2電池在40 °C和C/3倍率下使用不同的較低截止電壓(a–h)的長期循環(huán)數(shù)據(jù),，相同電池的dQ/dV與電壓圖(f–H）。
LNMA-2電池被平衡到4.8 V,，并且可以在比LNMA-1更高的電壓下循環(huán),，而沒有鍍鋰的風險。圖12顯示了較低截止電壓對LNMA-2電池的長期循環(huán)的影響,，其中2FEC+1LFO化成至4.7 V并循環(huán)至4.6 V,。最低截止電壓設(shè)置為3.0 V的電池比為2.5和2.0 V的電池衰減得更快（圖12a 和12d）,。圖12f–12h顯示了在使用不同最低截止電壓時，dQ/dV與電壓曲線在循環(huán)期間的變化情況。如果最低截止電壓設(shè)置為3.0 V,，則無法充分利用Mn4+還原為Mn3+,，因為此過程發(fā)生在3.0 V以下。最初,，3.0 V最低截止電壓就足夠了,，但在高壓下使用的陰離子氧化還原容量越多，在隨后的充電/放電循環(huán)中使用的Mn3+/Mn4+氧化還原能力就越多,。圖12g和12h顯示,，開始時在3.0 V以幾乎沒有可用容量，但逐漸在3.2 V處出現(xiàn)氧化峰,，在2.4和3.2 V之間出現(xiàn)寬還原峰,。此外，這些過程在C/3處受到動力學阻礙,，因為這些峰在C/20循環(huán)中更窄且更接近彼此,。隨著具有較低最低截止電壓的電池循環(huán)，低電壓過程的貢獻增加,，這反過來導致比最低截止電壓設(shè)置為3.0 V的電池更快的電壓衰減(12c),。這種電壓衰減被增加的容量所抵消，這意味著盡管降低了平均放電電壓(12b),，但使用較低的最低截止電壓不會導致電池能量損失,。
2FEC+1LFO是LNMA-1循環(huán)實驗中最好的添加劑組合，并與其他添加劑組合以觀察LNMA-2電池的高壓循環(huán)性能是否可以進一步提高（圖13）,。循環(huán)至4.5 V或4.6 V的LNMA-2電池（如圖13所示）在前100個循環(huán)中經(jīng)歷“激活”和小容量增加,，之后容量開始穩(wěn)定衰減（圖13a和13e）。性能更好的電池的另一個共同屬性是,，在前100個循環(huán)期間似乎存在動力學限制,，因為C/20容量在第50個循環(huán)時達到最大值，而C/3容量值繼續(xù)增加,，直到第100-150個循環(huán),。2FEC+1LFO+1LiDFOB在4.6 V時表現(xiàn)出最佳容量保持率，在720次循環(huán)時容量保持率達到87%,，預計在達到使用壽命前達到900次循環(huán),。所有電池都顯示出相似的電壓滯后增加率，唯一的例外是2FEC+1LFO+1PES,，它顯示出更快的阻抗增長,。
圖13. 具有各種添加劑和4.6或4.5 V上限截止電壓的LNMA-2電池在40°C和C/3倍率下的長期循環(huán)數(shù)據(jù)。
圖14. 具有各種添加劑和4.25或4.35 V循環(huán)上限電壓的LNMA-2電池在40°C和C/3倍率下的長期循環(huán)數(shù)據(jù),。
圖14顯示了LNMA-2電池的長期循環(huán)結(jié)果,，其中循環(huán)最高截止電壓設(shè)置為4.35 V（添加4.25V以進行比較）?；芍?.7 V并循環(huán)至4.35 V的電池表現(xiàn)出與使用相同方案循環(huán)的LNMA-1電池相似的行為：前100個循環(huán)的容量增加,，達到最大值后以較低的速率穩(wěn)定容量衰減。2FEC+1LFO 4.25-4.25 V數(shù)據(jù)顯示電池電壓必須限制在4.25 V以避免任何陰離子氧化還原行為,。在這種情況下,，即容量沒有增加，但容量逐漸衰減,，在400次循環(huán)后開始增加,。電池容量非常低，但使用壽命增加到1000次,，而4.7-4.35 V電池的壽命約為800次,。當循環(huán)至4.25 V時，電壓衰減和電壓滯后增長也會減少,。
圖13和14中描述的長期循環(huán)結(jié)果表明，循環(huán)至4.6 V可在40 °C下提供約900次循環(huán)的電池壽命,，循環(huán)至4.25V可將壽命延長至1200次循環(huán),，但能量相對較低,。開始時,，2FEC+1LFO的4.6 V電池比4.35 V電池具有更高的容量和更高的能量,，但在第370次循環(huán)后能量值將相等，其中4.35 V電池能量開始衰減的速度比4.6 V電池快,。有趣的是，4.35 V電池在C/20處記錄的數(shù)據(jù)點與4.6 V電池的C/3數(shù)據(jù)點相匹配,，這表明在較高電荷狀態(tài)下的擴散速度較慢,。
圖15. (a–e) LNMA-2電池的長期循環(huán)數(shù)據(jù),；(f) 循環(huán)實驗中重復循環(huán)的電壓與時間示意圖；(g,h) dQ/dV與電壓曲線和(i, j) 循環(huán)第12圈和循環(huán)第482圈的EV電池與僅循環(huán)至4.6V和4.25V的電壓與容量曲線比較。
對電動汽車駕駛模式的研究表明,，大多數(shù)電動汽車用戶很少在日常通勤中使用全系列的電池,。因此，作者在所謂的EV占空比模式(EV-cell)下研究了LNMA-2電池,。圖15顯示了141833電池的數(shù)據(jù),，其中循環(huán)條件如圖15f所示。僅循環(huán)至4.6 V,、僅循環(huán)至4.25 V的電池和化成至4.6 V,、化成至4.25 V的電池的數(shù)據(jù)用于比較。圖15a和15b中的數(shù)據(jù)顯示,，EV電池的性能從一開始就優(yōu)于4.25 V最高電壓上限的兩個電池,。4.6-4.6 V電池的C/容量優(yōu)于EV電池的4.25 V C/3容量，但與4.25 V C/20容量相匹配并超過4.6 V C/3容量,。然而,，4.6-4.6 V電池顯示出更快的電壓衰減（圖15c）。圖15c中的電壓數(shù)據(jù)還突出顯示了LNMA材料中發(fā)生的一個有趣現(xiàn)象：平均放電電壓與循環(huán)數(shù)據(jù)的關(guān)系類似于階梯,，即每次電池循環(huán)至4.6 V時都會出現(xiàn)明顯的電壓降,。這顯示了導致過渡金屬遷移的陰離子氧化還原過程的不可逆性質(zhì)，并解釋了為什么形成的電壓高于其循環(huán)最高電壓上限的電池與具有較低最高電壓上限和化成電壓的電池表現(xiàn)得非常不同,。此外,，EV電池在第275圈循環(huán)時保持4.25 V的還原峰值，而在該電壓下,，從4.6-4.6 V電池數(shù)據(jù)中無法識別峰值（圖15i）,。這導致EV電池中的電壓滯后較低（圖15j）。
4. LNMC電池在不同溫度和電壓范圍內(nèi)循環(huán)
圖16. 在20°C (a–c)、40°C (d–f)和55°C (g–i)和各種上限截止電壓下使用由10 C/3循環(huán),、10.5 C/5循環(huán)和1.5 C/20循環(huán)組成的循環(huán)方案下LNMC1和LNMC2軟包電池的長期循環(huán)數(shù)據(jù),。
圖16顯示了LNMC電池在不同溫度下使用不同的化成和循環(huán)電壓循環(huán)的數(shù)據(jù)。20°C記錄的數(shù)據(jù)（16a–16b）顯示容量和能量的巨大變化取決于所使用的倍率速率,，因為擴散在較低溫度下受到阻礙,，但40°C和55°C數(shù)據(jù)（圖16d–16i）顯示容量變化小得多。與LNMA材料不同,，圖16中LNMC材料的數(shù)據(jù)顯示,，在循環(huán)過程中沒有容量增長，并且從化成到更高電壓的容量增益非常小,。LNMC材料在前200個循環(huán)中衰減更快,，然后容量衰減速度減慢（圖16d和16g）,。在40°C下循環(huán)至4.3 V的LNMC1電池最初的容量低于循環(huán)至4.44 V的電池，但由于4.3 V電池衰減較慢并在第700個循環(huán)時保持較高的平均電壓,，因此4.3 V-4.44 V電池能夠輸出幾乎相等的能量,。然而,，在55°C時，4.3 V電池在第600個循環(huán)時超過4.44 V電池的能量。LNMC2電池在55°C下循環(huán)（圖16g-i）顯示出比LNMC1電池更差的性能,。奇怪的是,，4.3 V電池容量衰減與4.44 V電池一樣快,，但在200次循環(huán)后衰減似乎并沒有減緩,。
總的來說，LNMC1電池表現(xiàn)出不錯的性能：4.44-4.3 V電池在40 °C下1100次循環(huán)后具有90%的容量保持率,。帶有專有涂層的LNMC2電池表現(xiàn)出比LNMC1電池更差的性能-它們在形成過程中釋放的氣體多2倍（圖8）,，并且顯示出比LNMC1電池更快的電壓衰減和更高的電壓滯后。
圖17. LNMC1電池在40 °C下循環(huán)至各種上限截止電壓的(a–c)電壓與容量曲線；(d–f) dQ/dV與電壓曲線,。
圖17顯示了LNMC1電池在40 °C下循環(huán)的電壓與容量和dQ/dV與電壓曲線,，其中C/3和C/20循環(huán)以不同的顏色標度顯示，以說明循環(huán)期間其電化學信號的變化,。4.7-4.44 V和4.44-4.44 V電池在dQ/dV與電壓之間表現(xiàn)出相似的性能-3.1/2.9 V氧化還原對峰轉(zhuǎn)移到較低電壓（圖17d和17e）,。3.75 V的氧化峰強度在800次循環(huán)中降低了2倍，并且向較低電壓偏移了約0.2 V,，而3.6 V的還原峰在400次循環(huán)中消失了,。兩個電池之間的唯一區(qū)別是4.7-4.44 V電池中2.7-2.9 V的降低峰值比4.44-4.44 V電池中的更寬。4.44-4.3 V電池的dQ/dV與電壓圖顯示了不同的情況-循環(huán)期間出現(xiàn)了3.0 V的氧化峰,，在2.6 V和3.0 V之間形成了兩個還原峰,。3.7 V處的氧化峰顯示強度隨循環(huán)僅輕微降低，并且3.6 V還原峰在循環(huán)期間不會消失,。
不同電池化學成分和電壓范圍的直接比較如圖18所示,。在比較比容量時，LNMA2 4.7-4.6 V電池和EV電池擊敗NMC532電池,。LNMC1 4.44-4.44 V電池在前600個循環(huán)中接近,，但是,，NMC532顯示出非常小的電壓衰減并且具有更高的堆棧能量密度,，從而導致出色的能量性能。只有EV電池的C/20 4.6 V循環(huán)的能量接近NMC532電池,。圖18顯示,，除了特定容量之外,，重要的是要考慮平均電壓和活性材料密度，以評估電池堆能量密度并切實了解電池化學在汽車應用中是否具有競爭力,。
圖18. (a)歸一化為電池中正極活性材料質(zhì)量的比容量的比較,；(b)電池堆能量密度和(c)在這項工作中研究的各種電池化學物質(zhì)的平均放電電壓,，在不同的電壓限制和不同的電解質(zhì)下循環(huán)。
這項工作突出了當前可用的富鋰材料在全電池中循環(huán)時會出現(xiàn)的一些問題,。主要發(fā)現(xiàn)如下：
(1) LNMA正極材料活化可以持續(xù)長達200次循環(huán),，具體取決于所選的截止電壓；
(2) 基于2FEC+1LFO的電解質(zhì)（除了2FEC + 1LFO + 1TTSPi）和基于PES的添加劑導致非常少的放氣（<1 mL Ah-1）并且可以實現(xiàn)1200次循環(huán)壽命,；
(3) 2FEC+1LFO+1LiDFOB電解液在循環(huán)至4.6 V的電池中實現(xiàn)了最佳容量保持率（720次循環(huán)87%）,；
(4) 當電池循環(huán)到高電壓時，由于在放電（容量低于3.0 V）期間Mn3+/Mn4+氧化還原的比例增加,，應使用接近2.0 V的較低截止電壓,；
(5) 如果大部分循環(huán)都在較低的電壓范圍內(nèi)完成，則可以為以后的循環(huán)保留更多容量;
(6) 將最好的富鋰電池與優(yōu)秀的石墨/NMC532 電池進行比較,，表明在比較化學物質(zhì)時電池堆能量密度的重要性,；
(7) 目前，與電解質(zhì)添加劑相比,，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變和由此產(chǎn)生的電壓衰減對電池性能的影響要大得多,，這反過來又使尋找合適添加劑變得復雜；
(8) 需要突破以降低不可逆容量,、電壓滯后和電壓衰減,，以使富鋰材料在能量密度上與現(xiàn)有電池化學物質(zhì)競爭。
Ronald V?li, Stuart Aftanas, Eldesoky, Aaron Liu, Tina Taskovic, Jessie E. Harlow, Jack deGooyer, Nutthaphon Phattharasupakun, Dongxu Ouyang, Divya Rathore,* Marc M. E. Cormier, Michel B. Johnson, HongNam Nguyen, HunHo Kwak, Shinichi Kumakura, Jens Paulsen, J. R. Dahn, Lessons Learned from Long-Term Cycling Experiments with Pouch Cells with Li-Rich and Mn-Rich Positive Electrode Materials, 2022, Journal of The Electrochemical Society
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