在湿法涂层电极制备中使用大量N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP），这不仅增加了材料成本，并且NMP的毒性和易燃性还引起了严重的健康和安全问题。为了解决这一问题，干法涂层（DC）方法已经引起了学术界和工业界的广泛兴趣。然而，迄今为止，对于高能量密度的锂和锰富集正极（LMR, Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2）的干涂层仍然具有挑战性。
在此，上海交通大学孙浩团队展示了基于热辅助方法的高能量密度富锂锰（LMR）正极的干法生产。研究显示，二氟（草酸盐）硼酸锂（LiDFOB）和丁二腈（SN）是促进锂离子传输的两种关键电极介质，熔融SN-LiDFOB的温和加热过程显著改善了电极中各组分的分布。
基于此，干式LMR正极的最大倍率性能为4 C（12 mA cm−2），面容量为11.0 mAh cm−2。基于正极和负极的总质量，由此产生的锂金属/LMR全电池的最大能量和功率密度分别为609 Wh kg−1和2183 W kg−1。
图1. TA-DC电极的表征
总之，该工作报道了一种用于电极制备的热辅助干涂层策略，该策略首次实现了具有显著能量密度和倍率能力的干式富锂锰基正极。研究表明，LiDFOB和SN是促进Li+传输的两种关键电极介质，在材料混合过程中结合温和的加热过程来熔化SN-LiDFOB，以确保电极中成分的均匀分布。该协同效应实现了无溶剂制备具有高倍率能力的高能量密度LMR正极。
基于正极和负极的总质量，由此产生的锂金属/LMR全电池的最大能量和功率密度分别为609 Wh kg-1和2183 W kg-1。因此，该工作不仅建立了一种高效的干式方法来解锁高能量密度正极的制备，而且为当前的电池行业提供了一种低成本、高可持续性和优异电化学性能的新示范。
图2. 基于TA-DC电极的Li金属/LMR全电池
Thermal-Assisted Dry Coating Electrode Unlocking Sustainable and High Performance Batteries, Advanced Materials 2024 DOI: 10.1002/adma.202410974
