eScience径向有序前驱体特征需求及可控调控助力超高镍正极超长循环寿命

主要观点总结

该研究通过调控前驱体沉淀反应和锂化结晶，合成了具有细长一次晶粒高度径向有序排列的多晶超高镍正极LiNi 0.92 Co 0.04 Mn 0.04 O 2 。在较宽的锂化温度范围内，通过控制二次颗粒生长过程的氨浓度和pH值，合成具有理想粒径的前驱体。该正极材料呈现出受抑制的球裂、优异的电化学性能和热稳定性。工作重新审视了氢氧化物前驱体到正极的演变规律，强调了控制一次晶粒尺寸和形貌的重要性。该文章发表在国际顶级期刊Nano Energy上。

关键观点总结

关键观点1: 合成具有高度径向有序的氢氧化物前驱体

通过沉淀反应和锂化结晶调控，合成具有细长一次晶粒高度径向有序排列的多晶超高镍正极。

关键观点2: 氨浓度和pH值控制

在150L间歇式反应器中，逐步控制二次颗粒生长过程的氨浓度和pH值，合成具有理想粒径的前驱体。

关键观点3: 材料的电化学性能和热稳定性

该正极材料呈现受抑制的球裂、优异的电化学性能和热稳定性。

关键观点4: 前驱体到正极的演变规律

工作重新审视了氢氧化物前驱体到正极的演变规律，强调控制一次晶粒尺寸和形貌的重要性。

关键观点5: 文章的发表和影响

文章发表在国际顶级期刊Nano Energy上，对高镍正极的合成和性能调控有重要意义。

文章预览

【研究背景】 层状超高镍正极(Ni>90%)具有较高的可逆容量(>220 mAh g –1 @0.1C)，是长续航新能源汽车动力电池理想的正极材料。然而，传统高镍正极通常是由不规则一次晶粒无序组装而形成的球形二次颗粒。一次晶粒无序组装的高镍正极在循环过程中容易发生不可逆的降解，使容量和安全性能下降。微观结构调控，如构建单晶或径向有序多晶，已被证明是提升超高镍正极机械稳定性的有效策略。由径向有序堆积且尺寸细化的一次晶粒组装的二次颗粒不仅可以抑制微裂纹的形成，还可构建从中心到表面的直接Li + 扩散路径，赋予多晶正极优越的循环寿命和倍率性能。虽然已有大量关于构建一次晶粒径向有序堆积的高镍正极的报道，但大多数工作主要集中在锂化过程掺杂高价元素阻碍一次晶粒熔融生长粗化，或合成具有核壳浓度梯度或全浓度梯度的正极。 ………………………………