是的，你沒有看錯，確實有人把NCM111材料作為負極材料使用。作為一名“一般青年”提到鋰離子電池負極材料，首先想到是石墨、金屬Li、Si基負極、Sn基負極、金屬硫化物負極、金屬氧化物負極等比較常規(guī)的負極材料，借用一句當今比較流行的話“平凡限制了我的想象力”，當看到有人居然嘗試用NCM111材料作為負極材料時，我?guī)缀跏敲扇Φ摹Ｕf到NCM111，人家可是正經(jīng)的正極材料，也是目前市場上主流的三元材料，它具有容量高、成本低、循環(huán)好的優(yōu)點，堪稱正極材料屆的“三好青年”，這樣一位前途遠大的“三好青年”居然淪落到要到負極材料中混口飯吃?說到這里就不得不感嘆國外人腦洞大，來自加拿大和美國的Yuesheng Wang等人硬是把一款正極材料用到了負極材料上，居然發(fā)現(xiàn)強扭的瓜有時候也有點甜!

Yuesheng Wang等人研究發(fā)現(xiàn)，當把NCM111(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)作為負極材料時，其可逆容量為330mAh/g左右(C/15)，電壓平臺在1.1V左右，能夠有效的避免金屬Li在負極表面的析出，提高鋰離子電池的安全性。

下圖為NCM111材料在0.8-4.2V之間進行充放電時的電壓曲線，可以看到在1.1V左右出現(xiàn)了一個明顯的嵌鋰平臺，NCM111材料作為負極材料時，其容量可以達到330mAh/g(C/15)，這甚至要比一些石墨類的負極材料容量還要高一些，表明NCM111有作為負極材料的潛力。
雖然NCM111材料作為負極的容量可達330mAh/g(C/15倍率)，但是其倍率性能卻不盡如人意，例如在C/2倍率下，材料的容量就已經(jīng)下降到200mAh/g，1C倍率下更是下降到了175mAh/g，遠遠低于石墨類的材料。以NCM111材料為正極材料和負極材料組成全電池，電池的電壓平臺僅為2.2V左右，可逆容量135mAh/g(C/10)，以C/10循環(huán)50次后，容量保持率僅為80%?？吹竭@一切NCM111恐怕要哭暈在廁所了，本來說好跳槽到負極當個高富帥的，沒想到居然馬失前蹄，淪落為了屌絲青年。
那么為什么NCM111材料可以作為負極材料使用呢?我們知道NCM111材料作為正極材料時，可以通過脫出Li+來獲得容量，但是如果作為負極材料時，仍然以嵌入Li+獲得容量，那么材料的可逆容量將僅為20mAh/g，這表明NCM111材料作為負極時，一定還有別的嵌鋰機理。研究顯示隨著Li+的嵌入，Co和Mn元素會發(fā)生還原反應(yīng)，Co元素最低可被還原為0價，Mn元素也發(fā)生了化合價的降低，而Ni元素由于自身化合價較低，因此沒有發(fā)生還原反應(yīng)，最終在放電至0.8V，材料的XRD衍射圖譜中就只能觀察到Li2NiO2的衍射峰。這表明NCM111材料作為負極材料時，其容量主要是通過材料內(nèi)部的相變實現(xiàn)。
上述工作雖然表明NCM111能夠作為負極材料使用，但是也就是僅僅停留在了能用程度上，離好用還有較遠的距離，但是這一工作的腦洞之大幾乎是無人能及了，小編佩服佩服。