Механизмы деградации и стратегии ее подавления в литий-ионных аккумуляторах на основе никельсодержащих NMC-катодов

Потребность в литий-ионных аккумуляторах (ЛИА) с высокой удельной массовой емкостью, высокими скоростными характеристиками и длительным ресурсом при циклировании стимулирует исследования и разработку ЛИА с никельсодержащими NMC-катодами (LiNiₓMnᵧCo₁−ₓ−ᵧO₂, x ≥ 0,5) и графитовыми анодами (LiₓC₆). В данном обзоре обобщены недавно опубликованные и широко признанные исследования механизмов деградации никельсодержащих NMC-катодов и графитовых анодов. Благодаря широкому рассмотрению предполагаемых механизмов, действующих как на атомном, так и на микрометровом уровнях, обзор дополняет предыдущие исследования деградации никельсодержащих NMC-аккумуляторов. Кроме того, в нем систематизированы современные стратегии подавления деградации обоих электродов в соответствии с типами модификаций. Стратегии улучшения никельсодержащих NMC-катодов включают легирование, создание градиентных слоев, нанесение поверхностных покрытий, использование углеродных матриц и передовых методов синтеза, тогда как стратегии улучшения графитовых анодов включают поверхностные покрытия, протоколы заряда/разряда и оптимизацию объема электролита. Также рассмотрены компоненты электролита, способствующие стабилизации анодных твердоэлектролитных межфазных слоев, а для более глубокого понимания стратегий подавления деградации никельсодержащих NMC/графитовых ЛИА обсуждены компромиссы между различными методами модификации и существующие противоречия. Кроме того, представлены различные физические и электрохимические диагностические методы, имеющие ключевое значение для выяснения механизмов деградации во время работы и поддержки дальнейших исследований деградации. Наконец, обобщены текущие приоритетные направления исследований и предложены перспективы дальнейшей работы.