近日，上海大学理学院纳米科学与技术研究中心袁帅研究员和赵尹副研究员在超高镍三元正极材料领域取得重要进展，相关研究成果以“Spheroidization: The Impact of Precursor Morphology on Solid-State Lithiation Process for High-Quality Ultrahigh-Nickel Oxide Cathodes“为题发表在化学顶级学术期刊《Angewandte Chemie International Edition上》。第一作者为博士生梁文彪。
高能量密度、长循环寿命、高安全性的锂离子电池是新能源领域的重大需求。超高镍层状氧化物LiNixCoyMn1-x-yO2（NCM，x≥0.9）具有较高能量密度和较低成本，是一种极具应用前景的锂离子电池正极材料。近日，上海大学袁帅研究员、赵尹副研究员等对超高镍NCM(OH)2前驱体的锂化反应过程提出了新见解，揭示了NCM(OH)2前驱体颗粒的球形度对锂化过程及超高镍层状正极材料电化学性能的影响机制。
该工作发现非球形NCM(OH)2前驱体颗粒破坏了锂化反应的均匀性，LiOH倾向于在前驱体颗粒表面的凸起部分富集，导致局部锂过量，会在较低温度下形成局部致密的壳层，在随后反应过程中，该致密壳层会影响锂离子向颗粒内部的扩散过程，导致中间体颗粒内部形成“贫锂”NCMO核和内部孔隙，从而影响最终NCM颗粒内部的结构一致性。高球形度的NCM(OH)2前驱体具有对称结构和光滑表面，可有效避免LiOH在颗粒表面的局部过量问题，防止形成局部致密壳层，有利于锂化过程中锂离子充分扩散到颗粒内部，从而有效抑制“贫锂”NCMO核和内部孔隙的产生。因此，提高前驱体颗粒球形度有助于抑制非均相中间体的形成，从而有效提高正极材料的结构一致性。
论文信息：
Wenbiao Liang, Yin Zhao*, Liyi Shi, Zhuyi Wang, Shuai Yuan*. Spheroidization: The Impact of Precursor Morphology on Solid-State Lithiation Process for High-Quality Ultrahigh-Nickel Oxide Cathodes. Angewandte Chemie International Edition 2024, e202407477.
https://doi.org/10.1002/anie.202407477
