锂基电池正极活性材料中过渡金属的溶解是限制这些电池循环寿命的关键因素。尽管人们已经提出了几种方法来解决这个问题，但是这种有害的过程仍没有被克服。

近日，得益于半导体研究的发展，昆士兰大学王连洲教授，Tobias U. Schülli报道了应用外延方法在LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料上构建了LaTMO₃ (TM = Ni，Mn)的原子润湿层。

文章要点

1）研究人员通过实验测量和理论分析证实了Stranski-Krastanov生长，其中应变润湿层在热力学平衡下形成，并且由于表面能和弹性能之间的竞争，它自限于单原子厚度。由于原子级薄且晶体学上连接到尖晶石主晶格，LaTMO₃润湿层抑制了过渡金属从正极溶解，而不影响其动力学。

2）实验结果显示，当与石墨碳负极和基于LiPF₆的非水电解质溶液结合测试时，外延设计的正极材料具有显著提高的循环稳定性（在290 mA g^-1下1000次循环后容量保持率约为77%），平均库仑效率(CE) > 99%。

参考文献

Zhu, X., Schülli, T.U., Yang, X. et al. Epitaxial growth of an atom-thin layer on a LiNi_0.5Mn_1.5O₄ cathode for stable Li-ion battery cycling. Nat Commun 13, 1565 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-28963-9

https://doi.org/10.1038/s41467-022-28963-9