多年来，富锂层状氧化物（LLOs）一直存在严重的电压衰减和电容衰减问题，严重阻碍了其实际应用。

近日，广东工业大学林展特聘教授根据NiCO₃和MnCO₃中不同的K_SP，通过溶剂热法控制CO₃^2-的浓度，制备了一种具有双重浓度梯度的LLO微球。

文章要点

1）这种LLO微球具有Ni/Mn和Al双重浓度梯度：由外到内，Al元素含量先减少后增加（富铝表面），Ni含量始终下降（富Ni表面），Mn元素含量逐渐增加（贫Mn表面）。

2）电化学测试结果表明，具有双浓度梯度的LLO正极在2.0~4.8 V电压范围内，100 mA g⁻¹下循环100次后，其电压衰减率仅为0.97 mV/次，且在300 mg⁻¹下循环400次后容量保持率仍达到84.1%。

3）不同循环后的X射线光电子能谱（XPS）和软、硬X射线光电子能谱（XAS）分析结果表明，富Al表面的Al梯度最大程度地起到了抑制界面反应的作用，同时富Al表面和贫Mn表面的结合极大地阻碍了低价Mn³⁺/Mn⁴⁺甚至Mn²⁺/Mn³⁺氧化还原对的形成。因此，双浓度梯度的结合极大地提高了LLO正极的电压和容量稳定性。

这一发现为高能量密度正极的实际开发开辟了新的途径。

参考文献

Dong Luo, et al, Ni/Mn and Al Dual Concentration-Gradients To Mitigate Voltage Decay and Capacity Fading of Li-Rich Layered Cathodes, ACS Energy Lett. 2021

DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01215

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c01215