李春忠/江浩ACS Nano：各向同性微应变弛豫的富镍正极用于长循环锂离子电池

开发各向同性主导的微应变弛豫是提高高能量密度富镍正极循环性能和热稳定性的重要一步。

在此，华东理工大学李春忠教授，江浩教授团队采用微结构工程策略，仅通过调节阳离子的沉淀速率和流场分布来合成拉长的初级粒子径向排列的富镍正极，所获得的正极还表现出扩大的晶格距离和高度暴露的（003）晶面。

初级粒子的高长径比和有利的原子排列不仅能够实现各向同性应变弛豫，有效抑制微裂纹的形成和扩展；而且有利于锂离子扩散，大大减少Li/Ni混合。因此，与传统同类产品相比，该材料表现出高倍率、长循环寿命以及优异的热稳定性。

图1. NCM811的微观结构工程、理论指导和实验结果

总之，该工作通过调节阳离子沉淀速率和流场分布，提出了一种微结构工程策略。制备的r-NCM811在初始库仑效率、高倍率性能、长循环寿命和热稳定性等方面表现出明显的优势。与传统的同行，通过同样的改进，Al-r-NCM 811在10C时仍表现出133mAhg^-1的高倍率性能，300次循环后容量保持率为97.8%，而Al-C-NCM811为118mAhg^-1和81.0%。

即使在1.5Ah软包全电池中，Al-r-NCM811在1C下的容量保持率为90.1%，在3.0-4.3V范围内循环1500次后，容量保持率为84.3%。因此，基于各向同性微应变弛豫以及持久的晶体和界面稳定性，这一战略可扩展到其他层状氧化物正极的合成与各向同性的应变分布以实现特殊的循环寿命。

图2. 电池性能

Isotropic Microstrain Relaxation in Ni-Rich Cathodes for Long Cycling Lithium Ion Batteries, ACS Nano 2023 DOI: 10.1021/acsnano.3c04773

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李春忠/江浩ACS Nano：各向同性微应变弛豫的富镍正极用于长循环锂离子电池

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