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中南鄭俊超Mater. Today:全面了解層狀過渡金屬氧化物中的Li/Ni混合

中南鄭俊超Mater. Today:全面了解層狀過渡金屬氧化物中的Li/Ni混合
隨著高能量密度電池技術的發展,迫切需要高能量密度的層狀過渡金屬氧化物正極材料,特別是用于鋰離子電池的富鎳層狀正極材料。然而,Li/Ni混合不可避免地發生在富鎳正極材料中,并影響材料的結構和性能。
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在此,中南大學鄭俊超教授等人全面總結了Li/Ni混合的原因,并分析了其由于離子半徑、鎳遷移、磁相互作用和熱穩定性的必然性。此外,還總結了Li/Ni混合對材料的影響,其不利影響在于增加了鋰遷移/電荷轉移阻力,并縮短材料的生命周期。
此外,越來越多的研究人員還提出適當的Li/Ni混合可以提高材料的倍率性能。適當的Li/Ni混合可以穩定材料的晶格結構,改善表面性能,促進局部鋰離子脫嵌從而提高材料的性能。因此,適當的Li/Ni混合是必要的,確定其最佳含量和狀態對實現商業應用非常有幫助。

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圖1. LiMO2化合物中的陽離子排序
最后,作者詳細介紹了根據其原因調節Li/Ni混合的方法,主要取決于摻雜策略和熱處理控制。雖然摻雜非常有效,但不可避免地會引入外來離子,并且材料的其他特性在摻雜后通常會發生不可預測的變化。
此外,摻雜和熱處理控制將使材料制備過程復雜化,過量的鋰鹽和增加的O分壓增加了生產成本,后者通常存在安全隱患。因此,開發更方便有效的Li/Ni混合控制方法可以使材料的優化更加高效。
總之,該綜述可以促進對Li/Ni混合的全面了解,并針對當前Li/Ni混合研究的不足和未來研究方向提出解決方案。

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圖2. Li/Ni混合促進晶體結構的穩定
Comprehensive understanding of Li/Ni intermixing in layered transition metal oxides, Materials Today 2021. DOI: 10.1016/j.mattod.2021.09.013

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