在过去的三十年里，锂离子电池（LIBs）的技术和生产规模都取得了长足的发展。正极材料在锂离子电池的组件中至关重要，对电池的成本和性能均有很大的贡献。目前，人们已经开发了数十种正极材料来优化LiB性能，其中富Ni层状氧化物（Li[Ni_xCo_y(Al或Mn)_1-x-y]O₂（NCA或NCM）是目前最流行的正极材料。为了提高富镍正极材料的可靠性，人们探索了多种抑制正极颗粒微裂纹形成的方法。

近日，韩国汉阳大学Yang-Kook Sun报道了综合研究了煅烧温度对全浓度梯度Li[Ni_0.78Co_0.10Mn_0.12]O₂（FCG NCM78）的物理化学性质和FCG NCM78正极电化学性能的影响。

文章要点

1）研究发现，FCG NCM78的结晶度、成分梯度和形貌等物理性能对FCG NCM78正极的电化学性能有很大影响。FCG NCM78的结晶度随焙烧温度的升高而增加，但当煅烧温度超过最佳温度时，棒状初级粒子的组成梯度和径向取向逐渐消失。

2）实验结果显示，在最佳煅烧温度下煅烧的FCG NCM78保持了前驱体的形态结构，结晶度较高。由此得到的正极表现出了显著的循环稳定性，在4000次循环后仍保持其初始容量的86.3%。此外，并且由于锂离子在相邻初级粒子上输运的扩散路径接近直线，因此具有优异的倍率性能。

3）相反，过粗的FCG NCM78正极颗粒在高温煅烧时会在循环过程中产生永久性微裂纹，从而促进了寄生表面反应对正极材料的严重结构破坏，以及由于溶解的过渡金属离子的交叉而导致石墨阳极表面固体电解质界面层的迅速恶化。

这项研究表明，为获得优异的电化学性能，需要通过控制煅烧工艺对FCG正极材料的物理化学性能进行仔细的优化。

参考文献

Geon-Tae Park, et al, Microstructure-optimized concentration-gradient NCM cathode for long-life Li-ion batteries, Materials Today (2021)

DOI: 10.1016/j.mattod.2021.11.018

https://doi.org/10.1016/j.mattod.2021.11.018