基于Al3+/W6+共修饰的镍富集正极材料结构工程及其循环性能提升研究

《Journal of Energy Chemistry》：Structural engineering of nickel-rich cathode material for improved cycling performance of lithium-ion batteries

本文系统阐述了通过氢氧化物前驱体表面包覆策略实现镍富集层状正极材料（NCM9055）的Al3+/W6+协同改性。研究证实该结构工程可同步增强材料机械稳定性（抑制微裂纹）与化学稳定性（缓解相变），使改性正极在4.3V截止电压下实现98%的100次循环容量保持率，为高能量密度锂离子电池（LIBs）的稳定性难题提供了创新解决方案。

　　

Highlight

本研究通过前驱体工程成功构建了具有径向排列柱状微观结构的Al³⁺/W⁶⁺共修饰NCM9055正极材料。这种多尺度结构调控策略有效抑制了高电压下的H2→H3相变（phase transformation）和晶界微裂纹（microcracks）的形成，显著提升了材料的机械完整性（mechanical integrity）与电化学循环稳定性。

Conclusions

总之，我们通过Al³⁺/W⁶⁺共修饰技术开发出高性能镍富集层状（NRL）正极材料LiNi_0.9Co_0.05Mn_0.05O₂（NCM9055）。该方法通过对氢氧化物前驱体进行均匀包覆形成核壳结构颗粒，再经高温锂化过程同时实现层状正极材料的合成与有益的结构优化。改性后的NCM9055-15AlW正极展现出卓越的循环稳定性（100次循环容量保持率98%）和高倍率性能（5C下147.5 mA h g^?1），为通过多元素改性实现高能量密度正极材料的多功能结构优化提供了重要见解。