原位锂补偿剂增强NCM-LATP复合正极热稳定性实现高温共烧结

为解决高能量全固态锂离子电池(ASSLBs)中镍富集层状氧化物(NCM)与氧化物固态电解质(LATP)高温共烧结(>600°C)时的界面降解问题，研究人员创新性引入LiOH/Li2 CO3 作为原位锂补偿剂。该策略通过形成瞬态Li+ 富集相动态回补锂离子，抑制层状-岩盐相变，使复合正极在700°C烧结后仍保持222.2 mA h g?1 的可逆容量，界面阻抗降低93.4%，为工业化生产高性能ASSLBs提供新思路。

　　

在追求更高能量密度和安全性的能源存储革命中，全固态锂离子电池(ASSLBs)被视为下一代储能技术的标杆。然而，当研究人员试图将高容量的镍富集层状氧化物正极(NCM)与高导电性的LATP固态电解质结合时，一个棘手的矛盾浮出水面：高温共烧结工艺虽能优化界面接触，却会引发剧烈的锂离子迁移和界面反应，导致正极材料从有序的层状结构不可逆地转变为电化学惰性的岩盐相，电池容量断崖式下跌。这一困境如同"高温魔咒"，长期制约着ASSLBs的工业化进程。

华北电力大学等机构的研究团队在《Journal of Energy Chemistry》发表的研究中，提出了一个突破性的解决方案——将LiOH/Li₂
CO₃
作为"锂离子急救包"植入NCM-LATP复合正极。这些补偿剂在高温下熔化成液态锂库，像智能阀门般动态调节锂离子浓度梯度，成功破解了高温烧结导致的锂流失难题。研究显示，经700°C共烧结处理的优化正极不仅保持222.2 mA h g^?1
的优异容量（与原始NCM相当），更实现65.3%的循环稳定性提升，界面阻抗骤降93.4%，为规模化生产高性能固态电池开辟了新路径。

关键技术包括：采用准原位XRD实时监测700°C烧结过程中的晶体结构演变；通过电化学阻抗谱量化界面阻抗变化；使用广东Canrd新能源公司提供的NCM811正极材料与自制LATP电解质构建复合体系；对比分析含/不含锂补偿剂体系在100次循环中的容量衰减规律。

高温度共烧结诱导容量损失与结构降解
研究发现，当NCM811(C_Li⁺

=49.34 mol L^?1
)与LATP(C_Li⁺

=9.96 mol L^?1
)直接共烧结时，锂离子会从正极向电解质单向迁移，形成绝缘性的Li₃
PO₄
和Li-Ti-O界面相，导致容量暴跌至96.5 mA h g^?1
。

锂补偿剂抑制界面反应机制
引入LiOH后，其在400-500°C熔融形成Li⁺
超饱和液相，通过浓度梯度驱动将锂离子反向扩散至NCM晶格。准原位XRD证实，该策略使层状结构在700°C下保持稳定，抑制了有害的岩盐相转变。

电化学性能提升
优化后的复合正极首圈效率达88.7%，100次循环后容量保持率提升65.3%。阻抗分析显示界面电荷转移电阻从487.6 Ω cm²
降至32.1 Ω cm²
，证明锂补偿剂有效修复了离子传输通道。

这项研究开创性地将"牺牲化学"理念引入固态电池制造，通过动态锂补偿机制打破传统界面工程的被动防护思维。相比需要精密设备的超快烧结技术，该方案仅需在常规粉末混合流程中添加廉价锂盐，即可实现界面稳定性和电化学性能的协同提升。特别值得注意的是，研究揭示的"浓度梯度驱动-动态回补"机制，为解决其他电极-电解质体系的高温兼容性问题提供了普适性思路。正如通讯作者Chun Zhan强调的，这项工作"将实验室创新与工业化需求精准对接"，标志着ASSLBs从材料设计向制造工艺突破的重要转折。