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研究概述

高鎳層狀氧化物（LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，x > 0.8，NCM）是下一代高能電池的重要正極材料。

然而，由于內部應變累積和顆粒斷裂，在循環過程中面臨循環穩定性和耐久性的挑戰。

基于此，2024年11月25日，上海交通大學李林森教授、寧德時代沈重亨團隊在國際期刊Nature ?Communications發表題為《Gradient-porous-structured Ni-rich layered oxide cathodes with high specific energy and cycle stability for lithium-ion batteries》的研究論文。

在本研究中，研究團隊開發了一種簡單的熔融鹽輔助合成路線，將梯度分布的孔隙引入多晶NCM二次顆粒中。

梯度多孔策略創建了空隙空間，以緩沖一次顆粒的各向異性體積變化，有效緩解了顆粒間的裂紋并限制了阻抗增長。

它不僅提高了NCM正極的最大容量，還顯著增強了其實際軟包電池和全固態電池的循環穩定性。

進一步使高鎳低鈷正極（LiNi_0.96Co_0.02Mn_0.02O₂）結合了高比能量（基于正極重量，在0.1 C和25 °C下為941.2 Wh kg^-1，1 C = 245 mA g^-1）和高循環穩定性（在1 C下循環800次后，相對于首次循環的容量保持率為80.5%）以及高溫存儲穩定性（在60 °C下完全充電狀態下存儲42天后，可逆容量保持率 > 95.5%）。

圖文解讀

圖1：NCM陰極的梯度孔隙率設計

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圖2：GP-NCM的表征

圖3：GP-NCM中孔隙的三維表征

圖4：GP-NCM的電化學性能

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圖5：機理研究

圖6：GP-NCM作為高性能ASSB陰極

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圖7：具有高鎳含量和比能的GP-NCM

文獻信息

Li, Z., Wang, Y., Wang, J.?et al.?Gradient-porous-structured Ni-rich layered oxide cathodes with high specific energy and cycle stability for lithium-ion batteries.?Nat Commun?15, 10216 (2024).

原創文章，作者：zhan1，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/11/28/5398bfc0c9/

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