富镍正极材料与电解质之间的表面反应限制了基于这些正极材料的高能量密度锂离子电池的比容量和寿命的发展。核-壳方法可用于减少这些表面反应，该方法在高容量核相的顶部包含反应性较小的壳相。然而，在煅烧过程中，核相和壳相中的元素会发生相互扩散，这限制了壳相和合成温度窗口中使用的元素的选择，并且通常会增加最小壳厚度。近日，加拿大达尔豪斯大学J. R. Dahn和Chongyin Yang等发现在前驱体表面包覆WO3可以实现对内部扩散现象的抑制。
文章要点
1）这项工作表明，通过在氢氧化物前体上的干颗粒涂层添加1%的W，可以防止富锰薄核壳微观结构中的内部扩散。即使在相对较高的合成温度（如800°C）下，添加W也可以防止富Al壳层中的Al相互扩散。横截面能量色散光谱（EDS）线扫描显示存在于前体壳层中的Mn和Al在合成后均匀分布在无W的材料中。而在添加W后，在相同的合成条件下，它们在初始空间分布中得到了完美的保留。
2）研究人员还发现晶界中LixWyOz第二相的存在消除了富镍核壳材料中Mn和Al从壳到核的相互扩散。此外，即使通过使用较低的合成温度保持核-壳结构，晶界中完整壳层和LixWyOz相的存在有助于比不含W的材料更好的电化学性能。
参考文献
Divya Rathore et al, Preventing Interdiffusion during Synthesis of Ni-Rich Core–Shell Cathode Materials, ACS Energy Letters, 2022
DOI: 10.1021/acsenergylett.2c01009
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.2c01009
