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層狀富鎳氧化物是一種很有前景的高能量密度鋰離子電池（LIBs）正極材料，但其由電極-電解質界面降解引起的電化學差穩定性仍需要解決。表面涂層是解決這個問題的有力技術之一，然而，它已廣泛用于顆粒而不是電極，以提供更大的保護區域。

復旦大學傅正文、中科院物理所李泓、上海交通大學祖麗皮亞·沙地克等在LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM)表面的電極水平上覆蓋納米級鋰磷氧氮化物(LiPON)層，使改性電池獲得了更低的阻抗、更長的循環壽命和更好的安全性。

圖1 材料形貌表征

在此作者對NCM正極納米級LiPON薄膜涂層的功能進行了詳細探索，它可以作為一種鋰導電層實現鋰離子的有序擴散、阻擋層抑制液態電解質的分解以及捕獲質子的犧牲層。

當存在涂層時，檢測到電極表面的P K-邊緣XAS光譜在成分和分布上明顯不同，這意味著優化的表面CEI。得益于整體活性顆粒的穩定表面結構，過渡金屬的溶解已被完全抑制。

圖2 改性電極電化學性能

結果，這種基于NCM-LiPON的1.3 Ah軟包電池可提供364.4 Wh kg^-1的能量密度（基于正極和負極材料），并且在0.5 C下在745次循環后保持80.0%，長期耐用性比裸電池長1.3倍，同時極化降低，熱性能增強。

因此，該研究結果提供了關于電極微調如何影響電池性能的見解，并為通過表面工程更通用的高級電極設計鋪平了道路。

圖3 NCM正極功能性LiPON涂層作用示意圖

An ultrathin solid-state electrolyte film coated on LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 electrode surface for enhanced performance of lithium-ion batteries. Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.11.017

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復旦/上交/物理所EnSM：超薄固態電解質膜改性電極延長電池1.3倍壽命

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