近日，我校材料科学与工程学院江浩教授和李春忠教授在提升高镍正极材料快充和循环寿命方面取得重要研究进展，相关研究成果以“Strain engineering of Ni-rich cathode enables exceptional cyclability in pouch-type full cells”为题发表在Advanced Materials上。
高镍层状正极材料在高重量/体积能量密度方面对下一代锂离子电池（LIBs）具有显著优势，可以更好地满足未来电动汽车轻量化和智能化的要求。然而其充放电过程中的多重相转变，晶格氧逃逸以及界面副反应极大地挑战了电池的热稳定性和安全性。基于上述问题，华东理工大学江浩/李春忠课题组实施原位共沉淀策略以获得新型超分散Nb掺杂的高镍正极材料，该正极材料由细长和径向排列的初级粒子紧密堆积组成，富有更强氧稳定性的（001）平面。其独特的微观结构使晶内和晶间应变分布均匀，球形二次粒子稳定，有效抑制了微裂纹的形成，扩展及表面退化。同时，超分散的Nb掺杂有效防止了Li/Ni的无序化和晶格氧逸出，从而进一步增强了正极材料的晶体结构和热稳定性。这些优势使其在各种速率和工作温度下表现出卓越的电化学性能，并在软包全电池中具有出色的循环寿命。因此，该正极材料在0.1C下具有229.0 mAh g-1的高可逆比容量。在软包全电池中，在3.0-4.2 V范围内，在1C条件下500次循环后容量保持率为91.9%，5C条件下2000次循环后容量保持率为80.5%，表现出超长寿命，满足电动汽车的轻量化和智能化的需求。
上述研究工作主要由我校材料科学与工程学院博士生朱华威在江浩教授和李春忠教授共同指导下完成。此外，该研究工作得到了国家自然科学基金委区域创新发展联合基金重点项目、国家自然科学基金重点项目、上海市科委基础重大项目等资金支持。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202209357