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開發各向同性主導的微應變弛豫是提高高能量密度富鎳正極循環性能和熱穩定性的重要一步。

在此，華東理工大學李春忠教授，江浩教授團隊采用微結構工程策略，僅通過調節陽離子的沉淀速率和流場分布來合成拉長的初級粒子徑向排列的富鎳正極，所獲得的正極還表現出擴大的晶格距離和高度暴露的（003）晶面。

初級粒子的高長徑比和有利的原子排列不僅能夠實現各向同性應變弛豫，有效抑制微裂紋的形成和擴展；而且有利于鋰離子擴散，大大減少Li/Ni混合。因此，與傳統同類產品相比，該材料表現出高倍率、長循環壽命以及優異的熱穩定性。

圖1. NCM811的微觀結構工程、理論指導和實驗結果

總之，該工作通過調節陽離子沉淀速率和流場分布，提出了一種微結構工程策略。制備的r-NCM811在初始庫侖效率、高倍率性能、長循環壽命和熱穩定性等方面表現出明顯的優勢。與傳統的同行，通過同樣的改進，Al-r-NCM 811在10C時仍表現出133mAhg^-1的高倍率性能，300次循環后容量保持率為97.8%，而Al-C-NCM811為118mAhg^-1和81.0%。

即使在1.5Ah軟包全電池中，Al-r-NCM811在1C下的容量保持率為90.1%，在3.0-4.3V范圍內循環1500次后，容量保持率為84.3%。因此，基于各向同性微應變弛豫以及持久的晶體和界面穩定性，這一戰略可擴展到其他層狀氧化物正極的合成與各向同性的應變分布以實現特殊的循環壽命。

圖2. 電池性能

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：各向同性微應變弛豫的富鎳正極用于長循環鋰離子電池

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