基于对更高能量密度和更低成本锂离子电池（LIBs）的追求，人们对层状Li[Ni_xCo_yMn_z]O₂ NCM和Li[Ni_xCo_yAl_z]O₂ NCA正极材料进行了长达20年的研究。尽管Ni含量的增加可以使得层状氧化物正极具有更高容量，然而，富Ni层状材料具有结构和化学不稳定性，在锂提取/插入过程中体积变化较大，以及与有机电解质的过度副反应等缺点。

近日，美国得克萨斯大学奥斯汀分校C. Buddie Mullins报道了一种稳定的花瓣状Li[Ni_0.89Co_0.10Sb_0.01]O₂正极材料（NCSb89）。

文章要点

1）研究发现，NCSb89正极材料的稳定性源于纳米颗粒在密集的花瓣状阵列中的有序性，其中细长的、几乎平行的颗粒从中心向表面辐射。晶粒的有序化防止了应力性H2−H3相变的晶格突变导致的微裂纹的产生。此外，在循环过程中，纳米颗粒保持了其紧密堆积，从而防止了电解液破坏性地渗入颗粒中。

2）实验结果显示，与Li⁰/Li⁺相比，NCSb89在2.7−4.3 V的电压窗口下具有231 mAh g^-1的放电容量。同时，克服了典型富Ni正极固有的不稳定性，在半电池中具有95.0%（100次循环）的出色容量保持率，在全电池中保持了83.9%（1000个循环）的容量，并完全可以在−10至60 °C的范围内稳定运行。

3）研究人员通过横截面抛光(CP)样品的图像和飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）的高分辨率成像，研究了纳米颗粒高度排列的几何结构对材料电化学性能的影响。

H. Hohyun Sun, et al, Stabilization of a Highly Ni-Rich Layered Oxide Cathode through Flower-Petal Grain Arrays, ACS Nano, 2020

DOI: 10.1021/acsnano.0c06910

https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c06910