近日，我校材料科學(xué)與工程學(xué)院江浩教授和李春忠教授在提升高鎳正極材料快充和循環(huán)壽命方面取得重要研究進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“Strain engineering of Ni-rich cathode enables exceptional cyclability in pouch-type full cells”為題發(fā)表在《Advanced Materials》上。

高鎳層狀正極材料在高重量/體積能量密度方面對下一代鋰離子電池（LIBs）具有顯著優(yōu)勢，可以更好地滿足未來電動汽車輕量化和智能化的要求。然而其充放電過程中的多重相轉(zhuǎn)變，晶格氧逃逸以及界面副反應(yīng)極大地挑戰(zhàn)了電池的熱穩(wěn)定性和安全性。基于上述問題，華東理工大學(xué)江浩/李春忠課題組實施原位共沉淀策略以獲得新型超分散Nb摻雜的高鎳正極材料，該正極材料由細(xì)長和徑向排列的初級粒子緊密堆積組成，富有更強(qiáng)氧穩(wěn)定性的（001）平面。其獨特的微觀結(jié)構(gòu)使晶內(nèi)和晶間應(yīng)變分布均勻，球形二次粒子穩(wěn)定，有效抑制了微裂紋的形成，擴(kuò)展及表面退化。同時，超分散的Nb摻雜有效防止了Li/Ni的無序化和晶格氧逸出，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了正極材料的晶體結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性。這些優(yōu)勢使其在各種速率和工作溫度下表現(xiàn)出卓越的電化學(xué)性能，并在軟包全電池中具有出色的循環(huán)壽命。因此，該正極材料在0.1C下具有229.0 mAh g^-1的高可逆比容量。在軟包全電池中，在3.0-4.2 V范圍內(nèi)，在1C條件下500次循環(huán)后容量保持率為91.9%，5C條件下2000次循環(huán)后容量保持率為80.5%，表現(xiàn)出超長壽命，滿足電動汽車的輕量化和智能化的需求。

上述研究工作主要由我校材料科學(xué)與工程學(xué)院博士生朱華威在江浩教授和李春忠教授共同指導(dǎo)下完成。此外，該研究工作還得到了國家自然科學(xué)基金委區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合基金重點項目、國家自然科學(xué)基金重點項目、上海市科委基礎(chǔ)重大項目等資金支持。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202209357