东方时讯网富镍层状阴极因其高能量密度和具有竞争力的成本而成为下一代高能锂离子电池的有前途的候选者。然而，随着长期运行，这些正极会遭受快速的容量衰减。来自华东理工大学的HanwenZheng、ZhihongWang、LingChen、HaoJiang和ChunzhongLi等研究团队创造了一种简单的一步双修饰策略来抑制这些发生的副反应并增强正极的结构稳定性，满足富镍正极的商业化要求。
该团队的研究结果发表在2023年1月5日的《Particuology》杂志上。
迫切需要具有高能量密度的锂离子电池来满足电子设备和车辆日益增长的需求。目前，锂离子电池的使用主要受制于其正极材料的比容量有限。由于长期运行时结构和界面不稳定，富镍层状正极总是会出现容量快速衰减的问题。
为了解决这些问题，科学家们采用了表面涂层和在阴极材料中掺杂元素等策略。但是单一的改性过程不能同时解决结构和界面的不稳定性。单一元素掺杂策略无法阻止阴极/电解质反应，而涂层材料通常表现出较差的锂离子电导率。这个问题增加了界面阻抗并降低了比容量。
为了获得具有高比容量和长循环寿命的先进富镍氧化物，需要进行高效双改性。该研究团队的工作提供了一种简单的一步双改性策略，可限制界面寄生副反应并增强结构稳定性，同时满足富镍正极的商业要求。他们的共改性阴极显示出卓越的电化学性能和出色的长期循环稳定性。
该团队使用简单的一步烧结策略合成了钛掺杂和锂二氧化钇涂层(LiYO2)富镍层状阴极。烧结过程使用热量和压力来形成固体材料。该团队开发的这一策略显着抑制了界面寄生副反应，同时增强了正极的结构稳定性。
该团队使用X射线衍射分析了阴极的晶体结构。他们使用扫描电子显微镜研究了阴极的形态。应用透射电子显微镜表征超精细结构和元素分布，他们使用X射线光电子能谱研究表面元素组成和价态。他们的结果表明，他们的双改性正极材料在100次循环后的容量保持率提高了96.3%，在500次循环后的容量保持率提高了86.8%，远高于未改性正极材料。
作为物理屏障的LiYO2涂层显着抑制了界面寄生副反应和过渡金属离子的溶解。这增强了阴极-电解质界面的稳定性。坚固的钛-氧键有效地稳定了晶格氧并缓解了锂/镍紊乱。该团队的双改性策略使正极材料具有更快的锂离子扩散速率和出色的电化学稳定性。
展望未来，该团队希望制定大规模生产战略。华东理工大学教授姜浩表示：“下一步，我们希望将这种双重改性策略应用于工业化大规模生产，同时获得界面/晶体结构稳定、电化学性能优异的正极材料。”和技术。同时，团队将探索放大后的一致性，确保均匀的掺杂和包覆效果。“此外，还将研究极端恶劣条件下的稳定性，以确保材料的安全性并促进其商业应用，”江说。