近日，長(cháng)沙理工大學(xué)副教授李靈均，與廈門(mén)大學(xué)張橋保、美國阿貢國家實(shí)驗室陸俊、內布拉斯加大學(xué)林肯分校、布魯克海文國家實(shí)驗室等海內外教授及團隊合作完成了一項工作，通過(guò)第一性原理計算為指導，同步合成了鈦摻雜、鑭鎳鋰氧化物包覆的“雙重修飾”富鎳三元正極材料。這種簡(jiǎn)單高效的合成方法，將有望大大降低高性能富鎳三元材料的生產(chǎn)門(mén)檻。成果日前發(fā)表在國際期刊《先進(jìn)功能材料》上。
團隊從分析鈦和鑭在富鎳三元材料表面的遷移勢壘出發(fā)，發(fā)現鈦摻入體相而鑭逃離至表面的狀態(tài)，為體系能量最低的狀態(tài)即穩定狀態(tài)。根據理論計算結果，他們合理設計并同步合成了“雙重修飾”的富鎳三元材料。材料展現出了良好的熱穩定性、結構穩定性及優(yōu)異的電化學(xué)性能。在60攝氏度高溫循環(huán)150次后，雙重修飾材料的容量保持率，比純相富鎳材料提高了近兩倍。在采用全場(chǎng)透射X射線(xiàn)顯微成像對循環(huán)前/后的正極材料進(jìn)行可視化研究后，團隊證明“雙重修飾”可抑制正極材料二次顆粒內微裂紋的產(chǎn)生與循環(huán)過(guò)程中微裂紋擴展，循環(huán)后富鎳材料二次顆粒間Ni3+的不均勻分布得到了有效抑制，從而顯著(zhù)提升了材料二次顆粒的結構穩定性。
這一發(fā)現為富鎳三元材料的開(kāi)發(fā)和應用提供了新思路和理論指導，有助于高能量密度鋰離子動(dòng)力電池的發(fā)展。
