背景介绍

LiNi_0.5Mn_1.5O₄（LNMO）因具有极高的充放电电压平台（~5V vs. Li⁺/Li）而拥有高能量密度，因而在高比能锂离子电池领域极具应用潜力。虽然高电压赋予这个材料高比能，但是同时也使其面临电解液兼容性挑战，因为电解液极易在高电压下氧化分解，造成电池的稳定性问题。常规的改性思路涉及在LNMO的表面原位形成具有保护性的固态电解质界面（电极/电解液界面，CEI）膜，或者使用高电压稳定的电解液（例如环丁砜基电解液），以取代常用的、但通常被认为高电压不稳定的碳酸乙烯酯（EC）基电解液。尽管这些方法已带来显著进展，但要开发出一种适用于高电压LNMO电池的高稳定性电解液仍然是一项巨大挑战。

成果简介

本研究开发了一种与高压LNMO正极高度兼容的EC基电解液，并发现两项与传统认知所不同的新现象。与普遍认为的EC在高电压下易分解的看法相反，我们证明了EC均具有优异的高压稳定性；在所使用的EC基电解液中，LNMO在充放电循环时并不形成典型的CEI膜，而是经历了一种独特的表面重构过程，重构后的表面降低了EC在LNMO表面的活性。基于电解液的高压稳定性和表面重构，LNMO中镍和锰的溶出也得到抑制。这些特性使LNMO电池具备优异的循环稳定性，平均库仑效率达99.86%。通过挑战EC高压不稳定的传统观点，并揭示无CEI的表面重构过程，本工作既为高压电池提供了实用的电解液设计方案，也提出了全新的界面稳定化理念。

作者简介

余灵辉，武汉纺织大学教授，湖北省海外高层次人才，主要从事电化学储能与转化研究，包括锂电池、钠电池和电催化，在Adv. Energy Mater.、 Chin. J. Catal.、Nano Energy等期刊上发表SCI论文50余篇，h因子28，Web of Science被引4000多次。

文章信息

Zhao T, Lan H, Zhu J, et al. High-voltage stability of ethylene carbonate (EC) and an EC-based electrolyte for 5 V-class LiNi_0.5Mn_1.5O₄ batteries. Nano Research, 2026, https://doi.org/10.26599/NR.2026.94909069.

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