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基于高鎳含量的LiNi_xCo_yMn_zO₂（NCM，x≥0.8，x+y+z=1）層狀正極材料的鋰離子電池具有較高的比能量密度。

然而，在長時間的電池循環過程中，富含鎳的 NCM 正極會出現性能下降、機械和結構不穩定。盡管使用單晶富鎳NCM 可以減輕這些缺點，但大單晶顆粒中的離子擴散會降低其倍率性能。

在此，廈門大學楊勇教授、中南大學歐星副教授及瑞士聯邦材料科學與技術實驗室（EMPA）趙文高等人設計了一種原位改性策略以在單晶NCM88（SC-NCM88）顆粒表面構建鈉超離子導體型（NASICON）Li_1.4Y_0.4Ti_1.6PO₄ (LYTP) 層，形成連接活性粒子的均勻共形3D導電網絡。

LYTP 網絡促進了SC-NCM88顆粒之間的鋰離子傳輸，減輕了機械不穩定性并防止了有害的晶相轉變。

圖1. 軟包全電池的電化學性能

當與鋰金屬負極結合使用時，基于含LYTP的SC-NCM88基正極的紐扣電池在 25°C 和2.75-4.4 V范圍內以5 C速率循環500 次后仍可實現130 mAh g^-1的高容量。

在軟包鋰離子電池（石墨作負極）中的測試表明，含LYTP 的SC-NCM88正極在25°C及2.75-4.4 V 范圍內以0.5 C速率1000 次循環后容量保持率為85% 。這項研究為開發可在惡劣條件和實際面容量下工作的高能量密度單晶富鎳NCM正極提供了指導。

圖2. 電池循環過程中相變研究

In situ inorganic conductive network formation in high-voltage single-crystal Ni-rich cathodes, Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-25611-6

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楊勇/歐星/趙文高Nature子刊: 高壓單晶富鎳正極中原位構建無機導電網絡

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