杨勇/欧星/赵文高Nature子刊: 高压单晶富镍正极中原位构建无机导电网络

基于高镍含量的LiNi_xCo_yMn_zO₂（NCM，x≥0.8，x+y+z=1）层状正极材料的锂离子电池具有较高的比能量密度。

然而，在长时间的电池循环过程中，富含镍的 NCM 正极会出现性能下降、机械和结构不稳定。尽管使用单晶富镍NCM 可以减轻这些缺点，但大单晶颗粒中的离子扩散会降低其倍率性能。

在此，厦门大学杨勇教授、中南大学欧星副教授及瑞士联邦材料科学与技术实验室（EMPA）赵文高等人设计了一种原位改性策略以在单晶NCM88（SC-NCM88）颗粒表面构建钠超离子导体型（NASICON）Li_1.4Y_0.4Ti_1.6PO₄ (LYTP) 层，形成连接活性粒子的均匀共形3D导电网络。

LYTP 网络促进了SC-NCM88颗粒之间的锂离子传输，减轻了机械不稳定性并防止了有害的晶相转变。

图1. 软包全电池的电化学性能

当与锂金属负极结合使用时，基于含LYTP的SC-NCM88基正极的纽扣电池在 25°C 和2.75-4.4 V范围内以5 C速率循环500 次后仍可实现130 mAh g^-1的高容量。

在软包锂离子电池（石墨作负极）中的测试表明，含LYTP 的SC-NCM88正极在25°C及2.75-4.4 V 范围内以0.5 C速率1000 次循环后容量保持率为85% 。这项研究为开发可在恶劣条件和实际面容量下工作的高能量密度单晶富镍NCM正极提供了指导。

图2. 电池循环过程中相变研究

In situ inorganic conductive network formation in high-voltage single-crystal Ni-rich cathodes, Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-25611-6

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杨勇/欧星/赵文高Nature子刊: 高压单晶富镍正极中原位构建无机导电网络

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