低温钛基无机涂层增强富镍NCM正极材料界面稳定性的研究

针对富镍LiNixCoyMn1-x-yO2（NCM）正极材料因界面不稳定导致的循环性能差问题，研究人员通过低温热分解钛(IV)甲醇盐（TMO）构建TiOx功能化阴极-电解质界面（CEI），显著提升N83正极循环保持率（82.7% vs 54.7%），为高能量密度锂离子电池（LIBs）的界面调控提供新策略。

　　

随着电动汽车市场的爆发式增长，锂离子电池（LIBs）的高能量密度和长循环寿命需求日益迫切。作为核心组件，富镍LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂（NCM）正极材料虽具备高容量优势，但其高镍含量（如Ni>80%）导致充电态Ni⁴⁺的界面不稳定性，引发电解液氧化分解和界面阻抗激增，成为制约商业化应用的关键瓶颈。传统金属氧化物涂层（如Al₂O₃、ZrO₂）需500°C以上高温处理，存在工艺复杂、成本高昂等问题。为此，韩国基础科学研究院的研究团队创新性采用低温热分解钛(IV)甲醇盐（Ti(OMe)₄, TMO），在350°C条件下构建均匀TiO_x功能化CEI层，相关成果发表于《Materials Science and Engineering: B》。

研究团队通过行星式球磨机将TMO与LiNi_0.83Co_0.12Mn_0.05O₂（N83）混合，350°C氧气氛热处理5小时，利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和X射线衍射（XRD）表征界面形貌与结构，结合电化学阻抗谱（EIS）和恒电流充放电测试评估性能。

Results and Discussion
SEM/TEM显示2.0 TMO样品表面形成5.76 nm厚均匀CEI层，且N83本体结构未变形。XRD证实TiO_x层未改变正极晶格参数，但锂离子扩散系数（D_Li+）因迁移路径延长略有下降。电化学测试表明，改性后N83在≥15 mg cm^?2高载量下循环保持率提升至82.7%（未改性组54.7%），且CEI层有效抑制电解液分解副产物积累。

Conclusions
该研究通过低温工艺构建TiO_x-CEI层，解决了富镍NCM界面不稳定性难题。尽管锂离子迁移速率轻微降低，但界面副反应的显著抑制使循环性能提升50.3%，为高镍正极的低温改性提供了新范式。

重要意义
此项工作突破传统高温涂层技术限制，通过TMO低温熔融特性实现界面均匀包覆，兼具工艺简便性与成本优势。TiO_x层的高氧结合能（662 kJ mol^?1）可缓解NCM材料微裂纹，对开发高能量密度、长寿命LIBs具有重要指导价值。