双阴离子铌氧氟化物涂层增强高压LNMO正极材料的稳定性与性能

为解决高压锂离子电池(LIBs)中锂镍锰氧化物(LNMO)正极材料的界面降解问题，研究人员创新性地采用原子层沉积技术构建了超薄NbO2F保护涂层。这种双阴离子结构(F?/O2?)的涂层显著提升了材料抗氢氟酸腐蚀能力，使半电池在500次循环后容量保持率>91%，全电池循环100次后保持>94%容量。该研究为开发高电压、高稳定性的LIBs提供了新思路。

　　

在下一代锂离子电池(LIBs)开发中，兼具高能量密度和低环境影响的阴极材料至关重要。锂镍锰氧化物(LNMO)因其4.7 V(vs Li⁺/Li)的高工作电位、650 Wh kg^?1的能量密度以及优异的成本效益备受关注，但界面降解问题制约了其实际应用。

这项突破性研究首次将铌氧氟化物作为多功能保护涂层应用于LNMO材料。通过原子层沉积技术精准构建的5纳米级NbO₂F薄层，其独特的双阴离子结构(F^?和O^2?)配合化学惰性的Nb⁵⁺态，有效抵御了氢氟酸腐蚀，显著抑制了过渡金属溶解现象。实验数据显示，改性后的NbO₂F@LNMO材料在半电池测试中展现出惊人的循环稳定性——500次循环后容量保持率超过91%。即便在60°C高温环境下，该材料仍能保持92.8%的容量和550 Wh kg^?1的能量密度。

更令人振奋的是，采用该正极的全电池体系在100次循环后容量保持率突破94%，且在高温高湿环境中表现出卓越的储存稳定性。这项技术为开发高性能、高稳定性的高压锂离子电池开辟了新途径，对推动清洁能源存储设备的发展具有重要意义。