三合一策略！中科大鲍骏/厦大孙世刚院士/乔羽，最新锂电成果！

第一作者：邹跃

通讯作者：鲍骏，孙世刚，乔羽

通讯单位：中国科学技术大学，厦门大学

鲍骏，中国科学技术大学国家同步辐射实验室研究员，博士生导师。研究方向：同步辐射与自由电子激光原位实验技术，碳基小分子催化转化。（信息来源：https://2011-ichem.xmu.edu.cn/info/1042/9351.htm）

孙世刚，中国科学院院士，厦门大学化学化工学院教授，博士生导师。国际电化学会会士，英国皇家化学会会士，获国家杰出青年科学基金、国家自然科学奖二等奖、教育部自然科学奖一等奖等。研究兴趣：电催化、表界面过程，能源电化学（燃料电池，锂离子电池），纳米材料电化学。（信息来源：https://chem.xmu.edu.cn/info/1420/1269.htm）

乔羽，厦门大学化学化工学院教授，博士生导师。研究方向：二次电池储能体系机理研究与材料研发、电化学原位光谱、电极/电解液表界反应机理研究。（信息来源：https://2011-ichem.xmu.edu.cn/info/1035/9611.htm）

论文速览

高镍层状正极材料因其高容量和低成本优势，而展现出在高能量密度电池中应用的巨大潜力，但它们在循环过程中遭受严重的结构和界面恶化，导致安全风险和循环寿命降低。

本研究从Sb₂Se₃的低熔点注入能力中获得灵感，提出了一种三合一策略，旨在通过在一次颗粒和二次颗粒表面涂覆、Sb掺杂以及调节一次颗粒形态为长条形和纤细形，同时实现结构和界面稳定性的加强。

“熔化并注入”的Sb₂Se₃在一次颗粒和二次颗粒表面发挥了防御作用，减轻了界面恶化。此外，通过Sb⁵⁺掺杂和调节一次颗粒形态，实现了结构稳定性的增强，有助于减轻颗粒破碎，最终提高了循环稳定性。因此，Sb₂Se_3-NCM90电极显著提高了循环性能，在4.3V下100次循环后保持了96.6%的高容量保持率，在1C/5C下500个循环后保持了80.2%的容量。

本次提出的涂层-掺杂-微结构调节三合一策略为提高高镍NCM正极材料的循环稳定性提供了新思路，为高能量密度锂离子电池的设计和进步提供了创新思路。

图文导读

图1：Sb₂Se_3-NCM90正极材料的微观结构和表面特性，包括使用HRTEM、FFT、HAADF、EDS、SEM、XPS和TOF-SIMS等多种技术手段进行的综合表征。

图2：NCM90和0.3% Sb₂Se₃正极在1C电流密度下的充放电曲线，以及它们在30°C、3.0-4.3V电压范围内的循环性能和平均电压。

图3：通过原位XRD、XANES和EXAFS技术对NCM90和Sb₂Se₃改性电极在首次充电和完全充电状态下的结构演变和电子结构变化进行的详细分析。

图4：通过SEM和TEM对循环后的NCM90和Sb₂Se₃电极形貌的观察，以及通过O K边和Ni L边软XAS光谱分析了电极在循环后的结构变化，并对比了Ni K边XANES光谱来评估电极中Ni²⁺的状态。

图5：NCM90和0.3% Sb₂Se₃电极在100个循环后的DRIFT光谱，以及XPS和TOF-SIMS技术用于分析正极表面的化学组成和深度分布。

文献信息

标题：Enabling the Strengthened Structural and Interfacial Stability of High-Nickel LiNi_0.9Co_0.05Mn_0.05O₂ Cathode by a Coating-Doping-Microstructure Regulation Three-In-One Strategy

期刊：Advanced Functional Materials

DOI：10.1002/adfm.202406068