第一作者：鄒躍

通訊作者：鮑駿，孫世剛，喬羽

通訊單位：中國科學技術大學，廈門大學

鮑駿，中國科學技術大學國家同步輻射實驗室研究員，博士生導師。研究方向：同步輻射與自由電子激光原位實驗技術，碳基小分子催化轉化。（信息來源：https://2011-ichem.xmu.edu.cn/info/1042/9351.htm）

孫世剛，中國科學院院士，廈門大學化學化工學院教授，博士生導師。國際電化學會會士，英國皇家化學會會士，獲國家杰出青年科學基金、國家自然科學獎二等獎、教育部自然科學獎一等獎等。研究興趣：電催化、表界面過程，能源電化學（燃料電池，鋰離子電池），納米材料電化學。（信息來源：https://chem.xmu.edu.cn/info/1420/1269.htm）

喬羽，廈門大學化學化工學院教授，博士生導師。研究方向：二次電池儲能體系機理研究與材料研發、電化學原位光譜、電極/電解液表界反應機理研究。（信息來源：https://2011-ichem.xmu.edu.cn/info/1035/9611.htm）

論文速覽

高鎳層狀正極材料因其高容量和低成本優勢，而展現出在高能量密度電池中應用的巨大潛力，但它們在循環過程中遭受嚴重的結構和界面惡化，導致安全風險和循環壽命降低。

本研究從Sb₂Se₃的低熔點注入能力中獲得靈感，提出了一種三合一策略，旨在通過在一次顆粒和二次顆粒表面涂覆、Sb摻雜以及調節一次顆粒形態為長條形和纖細形，同時實現結構和界面穩定性的加強。

“熔化并注入”的Sb₂Se₃在一次顆粒和二次顆粒表面發揮了防御作用，減輕了界面惡化。此外，通過Sb⁵⁺摻雜和調節一次顆粒形態，實現了結構穩定性的增強，有助于減輕顆粒破碎，最終提高了循環穩定性。因此，Sb₂Se_3-NCM90電極顯著提高了循環性能，在4.3V下100次循環后保持了96.6%的高容量保持率，在1C/5C下500個循環后保持了80.2%的容量。

本次提出的涂層-摻雜-微結構調節三合一策略為提高高鎳NCM正極材料的循環穩定性提供了新思路，為高能量密度鋰離子電池的設計和進步提供了創新思路。

圖文導讀

圖1：Sb₂Se_3-NCM90正極材料的微觀結構和表面特性，包括使用HRTEM、FFT、HAADF、EDS、SEM、XPS和TOF-SIMS等多種技術手段進行的綜合表征。

圖2：NCM90和0.3% Sb₂Se₃正極在1C電流密度下的充放電曲線，以及它們在30°C、3.0-4.3V電壓范圍內的循環性能和平均電壓。

圖3：通過原位XRD、XANES和EXAFS技術對NCM90和Sb₂Se₃改性電極在首次充電和完全充電狀態下的結構演變和電子結構變化進行的詳細分析。

圖4：通過SEM和TEM對循環后的NCM90和Sb₂Se₃電極形貌的觀察，以及通過O K邊和Ni L邊軟XAS光譜分析了電極在循環后的結構變化，并對比了Ni K邊XANES光譜來評估電極中Ni²⁺的狀態。

圖5：NCM90和0.3% Sb₂Se₃電極在100個循環后的DRIFT光譜，以及XPS和TOF-SIMS技術用于分析正極表面的化學組成和深度分布。

文獻信息

標題：Enabling the Strengthened Structural and Interfacial Stability of High-Nickel LiNi_0.9Co_0.05Mn_0.05O₂?Cathode by a Coating-Doping-Microstructure Regulation Three-In-One Strategy

期刊：Advanced Functional Materials

DOI：10.1002/adfm.202406068