富鎳三元正極材料，因可逆容量高、成本低等優(yōu)勢，被認為是最理想的下一代高能量密度鋰離子動力鋰離子電池正極材料之一。不過，界面穩(wěn)定性差、二次顆粒內(nèi)部結構衰退等問題，嚴重妨礙了該類正極材料的規(guī)?；褂谩?/p>

近日，長沙理工大學副教授李靈均，與廈門大學張橋保、美國阿貢國家試驗室陸俊、內(nèi)布拉斯加大學林肯分校、布魯克海文國家試驗室等海內(nèi)外教授及團隊合作完成了一項工作，通過第一性原理計算為指揮，同步合成了鈦摻雜、鑭鎳鋰氧化物包覆的“雙重修飾”富鎳三元正極材料。這種簡單高效的合成辦法，將有望大大降低高性能富鎳三元材料的加工門檻。成果日前發(fā)表在國際期刊《先進功能材料》上。

團隊從分解鈦和鑭在富鎳三元材料表面的遷移勢壘出發(fā)，發(fā)現(xiàn)鈦摻入體相而鑭逃離至表面的狀態(tài)，為體系能量最低的狀態(tài)即穩(wěn)定狀態(tài)。依據(jù)理論計算結果，他們合理設計并同步合成了“雙重修飾”的富鎳三元材料。材料展現(xiàn)出了良好的熱穩(wěn)定性、結構穩(wěn)定性及優(yōu)異的電化學性能。在60攝氏度高溫循環(huán)150次后，雙重修飾材料的容量保持率，比純相富鎳材料提高了近兩倍。在采用全場透射X射線顯微成像對循環(huán)前／后的正極材料進行可視化研究后，團隊證明“雙重修飾”可抑制正極材料二次顆粒內(nèi)微裂紋的出現(xiàn)與循環(huán)過程中微裂紋擴展，循環(huán)后富鎳材料二次顆粒間Ni3＋的不平均分布得到了有效抑制，從而顯著提升了材料二次顆粒的結構穩(wěn)定性。

這一發(fā)現(xiàn)為富鎳三元材料的開發(fā)和使用供應了新思路和理論指揮，有助于高能量密度鋰離子動力鋰離子電池的發(fā)展。