高镍正极凭借其高理论比容量等优势而被视为构建新一代高比能锂电池的关键材料。然而，高镍正极循环过程中、尤其是大电流充放电工况下会发生严重的容量衰减和电压下降。近日，韩国高丽大学Wonyoung Chang与KIST研究所Seung Min Kim等通过恒流充电和恒流恒压充电两种不同的充电方式，揭示了商用高镍正极材料在无电压裕度的情况下循环时容量、充电电压和放电电压的退化机理。

文章要点

1）研究人员考察了NCM83正极在无电压裕度情况下长期电化学工作过程中的结构与化学退化机制。这些结构与化学退化与电化学性能的衰减密切相关。他们发现在4.3 V下使用恒压充电过程会导致Ni原子在Li层中迁移后发生周期性局部化，这种局部化严重阻碍了Li的扩散，增加了材料的过电位，并降低了材料的电极电位，因此其能量密度严重降低。

2）基于上述发现，研究人员认为为了防止镍在锂层中的周期性局部化，除非保持足够的电压裕度，否则应避免恒流恒压充电协议。更重要的是，高镍正极材料应进行改性以减轻高压下H2-H3相变引起的快速晶格畸变。

参考文献

Jae Yeol Park et al, Mechanism of Degradation of Capacity and Charge/Discharge Voltages of High-Ni Cathode During Fast Long-Term Cycling Without Voltage Margin, Advanced Energy Materials, 2022

DOI: 10.1002/aenm.202201151

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202201151