当前钴（Co）供应的瓶颈已对商用电池生产产生了负面影响，并激发了对钴的依赖性较小的正极材料的开发。但是，由于缺乏钴对阴极容量和结构稳定性影响的基本了解，以及在实践中缺乏有效的替代元件，因此无法完全消除钴。

有鉴于此，美国阿贡国家实验室Khalil Amine，陆俊和北京大学潘锋教授等人，发现Co在阴极快速的容量和/或结构退化中起着不可否认的作用，而且Co在高电位下比Ni更具破坏性，这为Co的消除提供了确凿的证据和令人鼓舞的前景。

本文要点

1）研究了在有意设计的系统中，包括富钴和锰取代的无钴阴极中Co的作用。Co虽然有效地抑制了Li/Ni无序的形成，但也引发了单个颗粒中巨大的晶格参数变化和晶间微裂纹。另外，Co持续激活不稳定的O氧化还原，导致氧释放和不可逆的从层状结构向尖晶石状结构的相变。

2）Li/Ni无序，晶间微裂纹和不可逆相变不存在无钴阴极中，因此表面由层状结构向岩盐相的转变与Co、Mn成分无关。此外，适当数量的Li/Ni无序(一个近似范围3-7%)能提高富镍正极材料的结构稳定性。

3）Mn取代能有效缓解Co的破坏作用，并且能够抑制氧气释放，并使其具有较高的电压。还证明了一系列LiNi_αMn_βX_γO₂(X =单一或多种掺杂剂)是一种很有希望的无钴阴极候选材料。

参考文献：

Liu, T., Yu, L., Liu, J. et al. Understanding Co roles towards developing Co-free Ni-rich cathodes for rechargeable batteries. Nat Energy (2021).

DOI: 10.1038/s41560-021-00776-y

https://doi.org/10.1038/s41560-021-00776-y