近日,长沙理工大学副教授李灵均等海内外教授及团队合作完成了一项工作,通过第一性原理计算为指导,同步合成了钛掺杂、镧镍锂氧化物包覆的“双重修饰”富镍三元正极材料。这种简单高效的合成方法,将有望大大降低高性能富镍三元材料的生产门槛。

富镍三元正极材料,因可逆容量高、成本低等优点,被认为是最理想的下一代高能量密度锂离子新濠天地正极材料之一。不过,界面稳定性差、二次颗粒内部结构衰退等问题,严重阻碍了该类正极材料的规模化应用。

近日,长沙理工大学副教授李灵均,与厦门大学张桥保、美国阿贡国家实验室陆俊、内布拉斯加大学林肯分校、布鲁克海文国家实验室等海内外教授及团队合作完成了一项工作,通过第一性原理计算为指导,同步合成了钛掺杂、镧镍锂氧化物包覆的“双重修饰”富镍三元正极材料。这种简单高效的合成方法,将有望大大降低高性能富镍三元材料的生产门槛。成果日前发表在国际期刊《先进功能材料》上。

团队从分析钛和镧在富镍三元材料表面的迁移势垒出发,发现钛掺入体相而镧逃离至表面的状态,为体系能量最低的状态即稳定状态。根据理论计算结果,他们合理设计并同步合成了“双重修饰”的富镍三元材料。材料展现出了良好的热稳定性、结构稳定性及优异的电化学性能。在60摄氏度高温循环150次后,双重修饰材料的容量保持率,比纯相富镍材料提高了近两倍。在采用全场透射X射线显微成像对循环前/后的正极材料进行可视化研究后,团队证明“双重修饰”可抑制正极材料二次颗粒内微裂纹的产生与循环过程中微裂纹扩展,循环后富镍材料二次颗粒间Ni3+的不均匀分布得到了有效抑制,从而显著提升了材料二次颗粒的结构稳定性。

这一发现为富镍三元材料的开发和应用提供了新思路和理论指导,有助于高能量密度锂离子新濠天地的发展。

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