发展高能量锂电池最大的挑战是解决热失效（thermally-abused）以及延长的电池循环过程，改善富含Ni电极的结构稳定性和电化学稳定性。

有鉴于此，弗吉尼亚理工大学林锋（Feng Lin）、布鲁克海文国家实验室肖向辉（Xianghui Xiao）等报道一种原位物理化学表征方法，对两种不同晶粒形状和排列形式的Ni富集NMC电极的二次粒子晶粒排列如何影响电极材料的热稳定性的问题进行表征和研究。能够改善多晶富含Ni的电极材料在提高工作温度条件（>40 ℃）中，电池性能衰减问题的理解。

本文要点

（1）

通过显微、散射、热、电化学等表征方法，分解导致热稳定性的各种相互纠缠的因素，作者通过原位同步辐射X射线纳米层析成像发现热失效过程中形貌的改变受到晶粒的排列情况的控制。通过3D纳米层析成像与XANES谱结合，揭示25-250 ℃区间Ni氧化还原态的分布、变化情况，直接的反映了3D空间不同晶粒电极材料的氧原子释放情况。此外，通过原位表征加热过程中的衍射改变情况，直接揭示了不同晶粒结构的NMC电极宏观晶体变化情况。

（2）

研究结果说明，晶粒的微结构对于多晶锂电极的热稳定性起到关键决定性作用，此外发现释放氧原子过程是电池热失效的关键，通过晶粒结构调控能够改善释放氧原子问题（调节晶粒的方向，增加晶粒的边界密度，能够缓解Ni富集层状电极材料的热不稳定，提高氧扩散距离），并且通过不同类型NMC电极进行电化学测试验证了其结论。

参考文献

Hou, D., Xu, Z., Yang, Z. et al. Effect of the grain arrangements on the thermal stability of polycrystalline nickel-rich lithium-based battery cathodes. Nat Commun 13, 3437 (2022)

DOI: 10.1038/s41467-022-30935-y

https://www.nature.com/articles/s41467-022-30935-y