高镍层状正极材料表/界面的研究进展与展望

锂离子电池已广泛应用于便携式电子设备,并逐步向电动交通工具、高效储能电站等拓展。目前,相比于已开始商业化的高容量的Si/C负极材料,正极材料成为了限制锂离子电池性能提升的关键。高镍层状氧化物由于高的质量/体积能量密度、优异的倍率性能及较低的成本优势等,被认为是有希望的下一代高能量锂离子电池正极材料。

济南大学物理科学与技术学院的徐锡金研究团队近日在综述文章“Surface/Interfacial Structure and Chemistry of High-Energy Nickel-Rich Layered Oxide Cathodes: Advances and Perspectives”中系统总结了近期高镍正极材料的表/界面相关的研究进展。他们首先对其高镍正极材料反应机理、表面的结构演变及其与电解液间的副反应进行了论述,指出表/界面结构与化学是决定高镍正极材料电化学性能、加工性能等关键性因素,进一步详细总结了近期稳定高镍正极材料表/界面的方法,主要包括表面修饰、离子掺杂、核壳及梯度结构的构筑、杂化表面、电解液添加剂等,最后分析了高镍材料商业化应用所仍旧面临的问题,包括表面含锂化合物残留所导致吸湿性和副反应、一次晶粒间微应变导致二次颗粒的破裂、潜在的安全性问题等,并提出了解决这些问题可能或潜在的策略,这有助于推动高镍层状正极材料在高能量锂离子电池中的广泛应用,也可为锂离子电池其他正极材料的设计与改性研究提供了一定借鉴。

相关综述文章发表在Small(DOI: 10.1002/smll.201701802)。本文第一作者为济南大学物理科学与技术学院侯配玉博士、讲师,通讯作者为济南大学物理科学与技术学院徐锡金教授。