通过表面工程来平衡界面稳定性和锂离子转移动力学是开发高性能电池材料的关键挑战。虽然由原子层沉积（ALD）实现的保形涂层通过最小化电极−电解液界面上的副反应来控制循环时阻抗的增加，但涂层本身通常表现出较差的Li+导电性，并且阻碍了表面电荷转移。

近日，上海科技大学谢琎研究员，上海交通大学李林森特别研究员报道了成功地利用ALD和后处理将ZrO₂涂层转变为表面涂层和掺杂相结合的复合涂层，同时可以通过改变退火温度来调整和优化表面涂层和掺杂量。

文章要点

1）通过仔细控制ALD制备的超薄ZrO2薄膜的汽化温度，可以实现具有富Ni层状氧化物的Zr⁴⁺表面掺杂，以加速电荷转移，同时提供足够的保护。通过准原位和非原位XPS表征，研究了表面掺杂量与不同退火条件之间的关系。

2）研究人员以单晶LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂为模型材料，证明了表面掺杂Zr⁴⁺和ZrO₂复合涂层可以提高其在高电压下的循环性能和倍率性能。

通过ALD表面涂层的可控后处理进行表面掺杂，为单晶电池材料开发稳定的Li⁺导电界面提供了一条诱人的途径。

Wenda Bao, et al, Simultaneous Enhancement of Interfacial Stability and Kinetics of Single-Crystal LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂ through Optimized Surface Coating and Doping, Nano Lett., 2020

DOI：10.1021/acs.nanolett.0c03778

https://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c03778