通过控制锆的溶解度来调控晶界特性，从而优化LiNiO2正极的性能

《Small Methods》：Tailoring Intergranular Interfaces through Zirconium Solubility-Controlled Segregation for Optimized LiNiO2 Cathodes

针对高镍层状氧化物正极的结构不稳定和界面退化问题，通过原位掺杂Zr实现界面工程，促进活性{010}/{101}晶面生长，形成纳米级Li2ZrO3层抑制晶粒长大，有效缓解晶格应力并抑制裂纹扩展，最终获得239.1 mAh g-1容量和200次循环后78.3%容量保持率。

　　

摘要

结构不稳定性和界面退化在设计高能量密度锂离子电池用富镍层状正极时构成了关键挑战。本文提出了一种LiNi_0.996Zr_0.004O₂（LNO-Zr）正极的晶界工程方法，并通过原位掺杂在千克级别实现了这一方法。该方法促进了电化学活性晶面的优先生长，并使Zr在晶界处发生分离。将Zr⁴⁺掺入Ni(OH)₂前驱体中有效地调节了表面能，引导晶体生长朝向{010}/{101}晶面，并促进了具有增强Li⁺传输路径的超细初级颗粒的形成。在煅烧过程中，由于Zr在正极晶格中的溶解度阈值较低，会在晶界处形成一层连续的Li₂ZrO₃纳米层，该层作为晶粒生长抑制剂，保持了材料的径向结构。这种工程化的结构减轻了晶格应变，抑制了微裂纹的扩展，并减少了副反应。因此，LNO-Zr正极表现出高达239.1 mAh g^?1的比容量，在1C电流下经过200次循环后仍保持了78.3%的优异循环性能，并且Li⁺的扩散动力学得到改善，同时H2–H3相变也被抑制。本研究为LiNiO₂正极的晶界工程提供了一种可扩展的策略，为高性能富镍正极中的缺陷化学和机械稳定性提供了宝贵的见解。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。