摘要：高镍层状氧化物（LiNixCoyMn1-x-yO2，x > 0.8，NCM）是下一代高能电池的重要正极材料。

研究概述

高镍层状氧化物（LiNixCoyMn1-x-yO2，x > 0.8，NCM）是下一代高能电池的重要正极材料。

然而，由于内部应变累积和颗粒断裂，在循环过程中面临循环稳定性和耐久性的挑战。

基于此，2024年11月25日，上海交通大学李林森教授、宁德时代沈重亨团队在国际期刊Nature Communications发表题为《Gradient-porous-structured Ni-rich layered oxide cathodes with high specific energy and cycle stability for lithium-ion batteries》的研究论文。

在本研究中，研究团队开发了一种简单的熔融盐辅助合成路线，将梯度分布的孔隙引入多晶NCM二次颗粒中。

梯度多孔策略创建了空隙空间，以缓冲一次颗粒的各向异性体积变化，有效缓解了颗粒间的裂纹并限制了阻抗增长。

它不仅提高了NCM正极的最大容量，还显著增强了其实际软包电池和全固态电池的循环稳定性。

进一步使高镍低钴正极（LiNi0.96Co0.02Mn0.02O2）结合了高比能量（基于正极重量，在0.1 C和25 °C下为941.2 Wh kg-1，1 C = 245 mA g-1）和高循环稳定性（在1 C下循环800次后，相对于首次循环的容量保持率为80.5%）以及高温存储稳定性（在60 °C下完全充电状态下存储42天后，可逆容量保持率 > 95.5%）。

图文解读

图1：NCM阴极的梯度孔隙率设计

图2：GP-NCM的表征

图3：GP-NCM中孔隙的三维表征

图4：GP-NCM的电化学性能

图5：机理研究

图6：GP-NCM作为高性能ASSB阴极

图7：具有高镍含量和比能的GP-NCM

文献信息

Li, Z., Wang, Y., Wang, J. et al. Gradient-porous-structured Ni-rich layered oxide cathodes with high specific energy and cycle stability for lithium-ion batteries. Nat Commun 15, 10216 (2024).

来源：朱老师讲VASP