Nature Energy：富Ni层状正极助力锂电池循环稳定性！

第一作者：PengfeiYan, Jianming Zheng

通讯作者：王崇民,、张继光、孙学良

通讯单位：太平洋西北国家实验室（美国）、西安大略大学（加拿大）

研究亮点：

通过LPO的注入极，大地增强了正极材料的容量保持率和体积变化稳定性。

晶格裂纹的产生引起体积变化和容量下降，最终导致电池性能的衰减，是摆在锂离子电池层状富Ni正极材料商业化之路面前的一大重要阻碍。表面改性等常规策略虽然在一定程度上缓解了这一问题，但是并不治本。

有鉴于此，美国太平洋西北国家实验室王崇民教授，张继光教授和加拿大西安大略大学孙学良教授合作，通过调控晶界结构和化学过程，实现了具有优异循环稳定性的锂电池层状富Ni正极材料。

研究人员首先制备得到富Ni层状正极材料（LiNi _0.76 Mn _0.14 Co _0.10 O ₂ ，NMC）二次颗粒，然后通过ALD包裹一层固态电解质（Li ₃ PO ₄ ，LPO），最后通过600℃高温退火，得到晶界灌注LPO的层状NMC正极材料。

图1. 材料制备示意图及表征

研究表明，LPO的注入极大地增强了正极材料的容量保持率和体积变化稳定性。一方面为锂离子传输提供了快速通道，另一方面抑制了液态电解质穿透到晶界，抑制各种副反应的发生。在2.7-4.5 mV条件下循环200圈，室温容量保持率达到91.6%，60达到73.2%。

图2. 电化学性能对比

图3. 材料对比

图4. LPO注入抑制结构变化

总之，这项研究为锂离子电池先进正极材料的设计开发提供了新的思路。