何向明/王莉/陈宗海Nano Energy：通过探测固态锂化演化合理合成高性能富镍层状氧化物正极

采用富镍层状氧化物正极的锂离子电池由于具有较高的实用能量密度而受到人们的关注。对这些材料的固相合成的反应路径和结构演变的基本理解，对于它们的合理设计和大规模生产的工艺开发至关重要。

在此，清华大学何向明教授、王莉教授&阿贡国家实验室陈宗海通过现场技术追踪了固态合成过程中的结构演变，特别强调了锂化反应和过渡金属（TM）离子的迁移。 烧结过程受分解反应和锂化反应的竞争关系支配，可以通过温度窗口进行调节。控制锂源的熔点以及它们与正极前驱体的亲和力是非常需要的，以便在整个合成过程中保持TM离子的分层排序，从而简化制造过程并提高制造的正极材料的质量。

图1. 富镍层状氧化物正极的烧结及结构分析

总之，该工作采用原位HEXRD技术和XPS技术表征了固相合成富镍TM层状正极材料的反应路径和锂化演化过程，研究了TM氢氧前驱体的两阶段本征热分解反应，提出了热分解反应与锂化反应之间的竞争关系，其中所选锂源的熔点起着重要作用。具有低熔点的锂盐，如氢氧化锂，可以创建具有良好的物质接触和良好的质量输运率的固液相界面。同时本文还详细研究了不同锂盐制备富镍层状氧化物正极材料的反应过程。预期所提出的竞争关系可用于进一步微调锂化反应的温度窗口，优化制备工艺。

图2. 不同的锂盐制备的高镍正极的电化学性能

Rational synthesis of high-performance Ni-rich layered oxide cathode enabled via probing solid-state lithiation evolution, Nano Energy  2023 DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.108528