层状富镍正极商业化面临的关键挑战包括其容量的快速衰减和晶体解体的热失控以及界面的不稳定性。结构结合表面改性是克服这些问题的最终选择。

近日，华东理工大学江浩教授报道了采用草酸盐辅助沉积和随后的热驱动扩散法，设计并制备了同步梯度Al掺杂和LiAlO₂涂覆的LiNi_0.9Co_0.1O₂正极。

文章要点

1）理论计算、原位X射线衍射结果和有限元模拟证实，Al³⁺先于Ni²⁺进入四面体空隙，消除了Li/Ni无序和内部结构应力。锂离子导电的LiAlO₂表皮可防止电解质渗透边界，并减少副反应。

2）实验结果显示，开发的富镍正极在100次循环后保持97.4%的循环性能，20 C时的快速充电容量为127.7 mAh g⁻¹。采用富镍正极和石墨负极的3.5 Ah软包电池的循环寿命超过500次，容量损失仅为5.6%。

这项工作解决了富镍正极的晶体崩解和界面不稳定两个关键问题，并为开发高能正极提供了一种双重改性的途径。

参考文献

Yu, H., Cao, Y., Chen, L. et al. Surface enrichment and diffusion enabling gradient-doping and coating of Ni-rich cathode toward Li-ion batteries. Nat Commun 12, 4564 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-24893-0

https://doi.org/10.1038/s41467-021-24893-0