Enhanced high voltage performance of LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 cathode via the synergistic effect of LiPO2F2 and FEC in fluorinated electrolyte for lithium-ion batteries

材料科学 电解质 锂(药物) 阴极 电池(电) 高压 电压 化学工程 电化学 离子 化学 电极 电气工程 有机化学 物理化学 热力学 医学 功率(物理) 物理 工程类 内分泌学
作者
Rui Li,Pan Zhang,Jian Huang,Boyu Liu,Mingjiong Zhou,Bizheng Wen,Yu Luo,Shigeto Okada
出处
期刊:RSC Advances [The Royal Society of Chemistry]
卷期号:11 (14): 7886-7895 被引量:7
标识
DOI:10.1039/d0ra10280f
摘要

LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 can achieve high energy density due to its merits of high theoretical capacity and a relatively high operating voltage, but the LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 battery suffers from capacity decay because of the unstable solid electrolyte interface on the cathode. Herein, we investigate the application of a fluorinated electrolyte composed of fluoroethylene carbonate (FEC) as a cosolvent and lithium difluorophosphate (LiPO2F2) as a salt-type additive extending the life span of the LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 cathode. LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 can achieve and maintain a capacity of 157.7 mA h g-1 over 200 cycles at a 1C rate between 3.0 and 4.4 V, as well as a reversible capacity of 132.7 mA h g-1 even at the high rate of 10C. The enhanced performance can be ascribed to the formation of the robust and protective fluorinated organic-inorganic film on the cathode, which derives from the FEC cosolvent and LiPO2F2 additive and ensures facile lithium-ion transport. The synergistic effect of the cosolvent and additive to boost the electrochemical performance of LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 cathode will pave a new pathway for high-voltage cathode materials.
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