由于高容量，富镍阴极是极具潜力的锂离子电池材料，然而活性氧（O*）引发的化学串扰是导致热失控（TR）的主要因素。近日，受β−胡萝卜素在活体中清除O*作用的启发，华中科技大学谢佳、曾子琪发现β−胡萝卜素可以通过抑制富镍阴极热分解过程中的O*逃逸来阻碍TR。

本文要点：

1) 通过以LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂为模型，并扩展到镍含量较高的阴极（LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂，LiNi_0.9Co_0.05Mn_0.05O₂），作者证明β−胡萝卜素可以通过原位氧共聚反应来捕获O*，从而减弱化学串扰。此外，所产生的氧共聚物还可以调节脱锂阴极O2p轨道的能带中心，减轻氧阴离子的电荷补偿行为，从而延缓带电LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂的相变。

2) 因此，NCM811|石墨软包电池的TR触发温度从131.0°C提高到195.0°C，最高温度从657.8°C降低到412.4°C。该工作报道了一种设计功能性添加剂以阻断TR的新策略，并为提高LIBs的安全性提供了一条新途径。

参考文献：

Yuanke Wu et.al Restraining Lattice Oxygen Escape by Bioinspired Antioxidant Enables Thermal Runaway Prevention in Ni−Rich Cathode Based Lithium−Ion Batteries Adv. Energy Mater. 2024

DOI: 10.1002/aenm.202401037

https://doi.org/10.1002/aenm.202401037