通常表面杂质相关的副反应和产生的气体是导致LiNi_xMn_yCo_zO₂ (NMC)阳极材料性能衰减的原因，有鉴于此，爱达荷国家实验室Zongtang Fang、Rebecca Fushimi，阿拉巴马大学David A. Dixon等报道通过瞬态动力学（TAP）监控瞬时生成产物、DFT计算模拟，红外光谱分析等技术，对不同Ni含量的NMC材料（NMC811, NMC622, NMC532, NMC433, NMC111）在暴露CO₂、H₂O后形成的表面杂质进行分析。

本文要点：

（1）

揭示了TAP反应中CO₂转化率遵循NMC811>NMC622>NMC532> NMC433>NMC111，CO₂气体吸附能力遵循NMC532>NMC433>NMC622>NMC811>NMC111；通过湿度处理发现能够降低直接CO₂气体吸附，创建更多的CO₂气体吸附位点。

（2）

通过电子结构计算，发现（012）表面比（10-14）表面对CO₂、H₂O的吸附作用更强，CO₂吸附导致碳酸盐的生成过程为放热过程，CO₂平均结合能与CO₂的反应速率变化规律一致，羟基化修饰的（012）表面、表面OH吸附有助于形成碳酸氢根，在（10-14）界面上水吸附能够有助于形成氢键并且导致CO₂吸附更强的活性位点。

（3）

界面上形成的杂质物种与大气气氛中的吸附水分子、不同晶面的含量有关，由于界面杂质导致表面反应性存在变化，这种由于表面杂质导致与电池降解相关不同晶面表面反应性能够通过精确调控MNC材料的界面进行控制。

参考文献

Zongtang Fang*, Matthew P. Confer, Yixiao Wang, Qiang Wang, M. Ross Kunz, Eric J. Dufek, Boryann Liaw, Tonya M. Klein, David A. Dixon*, and Rebecca Fushimi*, Formation of Surface Impurities on Lithium–Nickel–Manganese–Cobalt Oxides in the Presence of CO₂ and H₂O, J. Am. Chem. Soc. 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c03812

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c03812