全球向可持续移动性的转型加速了电动汽车（EV）市场的扩展[1,2]。值得注意的是，这一转型现在已扩展到传统的EV市场之外，包括电动垂直起降（eVTOL）飞机和人形机器人[3,4]。这一趋势进一步得到了国际碳中和法规的推动，这些法规要求交通运输电气化以减少工业碳排放。这些市场对高性能电池的需求日益增加，特别是在高功率和长期耐用性方面。因此，电池开发越来越注重在不牺牲长期循环寿命的情况下实现极高的能量密度。
为了达到所需的性能，富镍（>90%）层状氧化物如Li[NixCoyMnz]O2（NCM）、Li[NixCoyAlz]O2（NCA）和Li[NixCoyMnzAl1-x-y-z]O2（NCMA）因其高能量密度而成为有前景的候选材料。然而，富镍层状正极存在固有的结构和热稳定性问题，这严重限制了它们的实际应用[[5], [6], [7], [8]]。为了解决这些问题，人们探索了多种策略，包括浓度梯度设计、异质元素掺杂、表面涂层和粒子形态工程[[9], [10], [11]]。这些方法成功提高了富镍正极的稳定性，从而实现了更好的循环性能[[12], [13], [14], [15]]。
虽然以往的研究主要集中在提高室温下的电化学性能，但在高温下确保稳定性对于实际应用至关重要，因为在高温下富镍层状结构的不稳定性会显著加剧。这主要是由于电解质渗透增加和寄生副反应造成的。随着锂离子扩散动力学在高温下增强，会导致更深的脱锂现象。因此，反复的H2–H3相变会引起严重的各向异性晶格收缩，从而产生微裂纹[[16], [17], [18]]。这些结构缺陷进一步加速了活性表面的电解质分解，最终导致容量迅速衰减。
此外，残余锂化合物（如氢氧化锂（LiOH）和碳酸锂（Li2CO3）的存在对高温操作构成了重大挑战，因为这些化合物在烧结后仍残留在正极表面[19,20]。这些化合物与电解质高度反应，并在高温下产生大量气体。由于气体膨胀可能导致电池膨胀甚至爆炸，这对富镍正极的实际应用是一个主要的安全问题并构成了关键障碍[[21], [22], [23]]。虽然已经采用了多种洗涤和表面处理方法来减少残余锂，但这些策略对于镍含量超过90%的富镍正极并未显示出更好的电化学性能[[24], [25], [26], [27]]。
在这里，我们提出了一种协同表面改性策略，结合去离子（DI）水洗涤和随后的氟干涂层处理，用于铌（Nb）掺杂的Ni92% NCMA正极。与传统的湿涂层方法不同，所提出的策略进一步增强了表面稳定性和保护性，超过了DI洗涤的效果。通过全面的电化学和热分析，包括软包型全电池循环和操作中等温微量热分析（IMC），我们证明了优化后的DI-F 1.25%正极在实际操作条件下表现出出色的高温循环稳定性和安全性。
