AEM：多功能复合材料表面工程减缓单晶富镍阴极平面滑移

NavyLIu

2024-02-23

富镍层状氧化物是一类高能量密度锂离子电池阴极。然而，它们在高电压下由晶体平面滑动和微裂纹引起的结构不稳定性严重阻碍了它们的实际应用。近日，浙江大学Lu Jun、华南理工大学Yang Chenghao对单晶LiNi_0.83Co_0.07Mn_0.1O₂（SNCM）阴极进行了表面处理工程。

本文要点：

1) 通过将Al和Ti共渗透到SNCM中，作者建立了钝化壳，该钝化壳包括表面快离子导体Li_1.25Al_0.25Ti_1.5O₄（LATO）层和近表面限制的阳离子杂化区，可以显著提高结构稳定性。高导电性LATO涂层促进了Li⁺导电性并降低电解质的侵蚀。在循环过程中，引入的强Al─O键和重建表面区域分别稳定了本体和近表面晶格氧，从而阻碍了氧空位的形成和有害相变的发生，最终抑制了晶体平面滑动和纳米裂纹。

2) 改性的SNCM显著优于SNCM，在1.0 C下经过400次循环后的原始容量保持率为88.9%，在5.0 C且200次循环后，2.7–4.3V的电压窗口内的放电容量为146.8 mAh g⁻¹，容量保持率为92.6%。

参考文献：

Qimeng Zhang et.al Mitigating Planar Gliding in Single-Crystal Nickel-Rich Cathodes through Multifunctional Composite Surface Engineering Adv. Energy Mater. 2024

DOI: 10.1002/aenm.202303764

https://doi.org/10.1002/aenm.202303764