高鎳層狀氧化物（NLOs）因其既能提供高可逆容量，又能減少高成本鈷含量，被廣泛認為是一種有前途的正極材料。但其固有的界面和結構不穩定性會導致嚴重的容量衰減，使得其實際應用面臨巨大的挑戰。

在此，中國科學院化學研究所萬立駿院士、中國科學院大學曹安民教授等人展示了一種通過表面固體反應來扭轉NLOs不穩定性的方法。通過這種方法重建的表面晶格抑制了副反應結構破壞提高了循環性能。

具體而言，在NLO表面構建的保形（conformal）La(OH)₃?納米殼，其厚度控制在納米級精度，它作為Li^+?捕獲器，誘導與NLO表面晶格的可控反應，從而將粒子殼轉化為具有局部Ni/Li無序化的外延層，其中鋰的缺失和鎳的穩定都是通過將氧化的Ni³⁺轉化為穩定的Ni²⁺實現的。

圖1. 熱處理后的S-NCM@5La的設計和表面特征

為了詳細描述表面變化，在一種代表性的正極材料LiNi_0.83Co_0.07Mn_0.1O₂（NCM0.83）周圍構建了一個均勻的La(OH)₃納米殼層。通過濕法化學方法將殼層厚度控制在納米精度，其中使用具有精細生長動力學設計的無水溶液，以確保精確的涂層能力而不影響NCM0.83的濕度敏感結構。隨后的燒結過程在高溫下引發了NCM0.83表面的脫鋰，形成了由Li導電LiLaO₂納米顆粒修飾且體積不變的NCM0.83顆粒。研究發現，在表面反應時，表面經歷了局部相變。盡管深度脫鋰會使表面降解為不活潑的巖鹽相（該巖鹽相是Li不導電的并失去容量），但精確納米殼結構的靈活性使其有可能利用表面局部Ni/Li無序化的好處，在氧化Ni³⁺轉化為穩定Ni²⁺的過程中，鋰空位和鎳穩定都得到了實現。

實驗和理論分析表明，這種重建的表面與有機電解質的反應性要低得多，并且能夠確保穩定的正極-電解質界面，降低極化減少副產物。值得注意的是，這種在表面上與LiLaO₂結合的強化晶格不僅可以減輕不可逆相變，而且可以使NCM0.83顆粒結構穩定，以抑制微裂紋的形成，從而確保了其長循環穩定性（在1C下400次循環后為80.8%，而對照樣品為35.5%）和優異的倍率性能（在5℃下為144.2 mAh g^?1，對照樣品為116.4 mAh g^–1）。本研究強調了表面化學在決定化學和結構方面的重要性，并為控制表面晶格穩定NLOs以實現可靠的高能鋰離子電池鋪平了一條研究道路。

圖2. 表面控制樣品的電化學特性

Surface Lattice Modulation through Chemical Delithiation toward a Stable Nickel-Rich Layered Oxide Cathode，Journal of the American Chemical Society?2023 DOI: 10.1021/jacs.2c13787