富镍层状氧化物阴极有望获得超高的能量密度，但由于二次粒子在脱锂过程中的机械失效而受到困扰。现有的缓解结构退化的方法可以延缓粉碎，但无法调整应力分布和根除裂缝的形成。

在这里，清华深圳国际研究生院Baohua Li，Chenglong Zhao，Lele Peng报道了一种独特的策略，通过Kirkendall效应来均匀二次粒子中的应力分布，以稳定电化学循环过程中的核心区。

文章要点

1）引入了外来金属/类金属氧化物(如Al₂O₃或SiO₂)作为前驱体择优生长的异质形核晶种。随后的煅烧处理产生了富掺杂的内部结构，中心为Kirkendall空洞，这是由于外来元素和镍原子之间的扩散系数不同所致。

2）所得正极材料表现出优异的结构和电化学可逆性，从而使500次循环后的高比能量密度(基于正极)达到660 WH kg⁻¹，保持率为86%。

这项研究表明，均匀的应力分布是解决富镍层状氧化物阴极结构不稳定性的一条有希望的途径。

参考文献

Gao, Z., Zhao, C., Zhou, K. et al. Kirkendall effect-induced uniform stress distribution stabilizes nickel-rich layered oxide cathodes. Nat Commun 15, 1503 (2024).

https://doi.org/10.1038/s41467-024-45373-1