富镍层状正极材料（LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂ (NCA) 和LiNi_xMn_yCo_(1−x−y)O₂ (NMC, x ≥ 0.5)）是用于高能量密度锂离子电池最有前途的候选正极材料之一，但其降解机理尚不清楚。

近日，英国剑桥大学Clare P. Grey 报道了利用多种表征技术来确定NMC811（LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂）正极在电化学老化后疲劳过程的起源。并进行了原位和异位测量，后者是NMR和显微镜测量以及更精细的电位控制所必需的。

文章要点

1）采用具有激光减薄X射线窗口的新型纽扣电池，实现了长时间同步辐射粉末X射线衍射(SR-PXRD)，保持了良好的堆压，结果显示，随着电极材料循环次数的增加，会导致疲劳相的出现和不断增加。在最高的充电状态（SOCs）处，不同锂含量的颗粒共存。

2）采用固态核磁共振谱（ssNMR）研究了老化后锂的局域结构和迁移率的变化。多晶和单晶正极的结果表明，晶间开裂、动力学限制或体锂离子迁移率降低不会导致疲劳过程。相反，这一过程源于当NMC正极处于高SOCs时，体层状结构与岩盐表面重构层之间的高界面晶格应变（透射电子显微镜(TEM)图像中观察到)导致的。

Xu, C., Märker, K., Lee, J. et al. Bulk fatigue induced by surface reconstruction in layered Ni-rich cathodes for Li-ion batteries. Nat. Mater. (2020)

DOI：10.1038/s41563-020-0767-8

https://doi.org/10.1038/s41563-020-0767-8