在层状氧化物的固态合成中，通常优先生成非平衡动力学中间体，而不是热力学稳定相。了解热力学和动力学之间的内在复杂性对于设计高阳离子有序阴极很重要。单晶策略是解决富镍正极固有化学机械问题的有效途径。然而，高性能单晶的合成非常具有挑战性。

近日，浙江大学陆俊教授，河南师范大学白征宇教授，Lin Yang探索了与单晶无钴富镍层状氧化物 NM9505 在其固态合成过程中的结构演变相关的反应途径和非平衡中间体。

文章要点

1）热力学稳定的层状结构 (R-3m) 是从亚稳态中间体演变而来的。高温合成的缓慢动力学抑制了最终材料中整体层状结构的发展。然而，在熔盐合成过程中，质子在相对较低的加热温度下被去除，锂离子均匀插入和分散，导致层状结构的形成。

2）基于对单晶无钴富镍层状氧化物 NM9505 合成过程中动力学反应路径的理解，我们提出在低温下驱动准平衡反应路径以诱导低温拓扑锂化，促进快速层状相的形成，有助于形成高度有序的层状氧化物。

这项工作基于在单晶无钴富镍固相合成过程中对非平衡反应路径中中间相的简单控制。从控制动力学反应路径的角度深入研究材料合成，有望加速高性能单晶富镍层状氧化物的实用化开发。

参考文献

Jingjie Liu, et al, Understanding the Synthesis Kinetics of Single-Crystal Co-Free Ni-Rich Cathodes, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202302547

DOI: 10.1002/anie.202302547

https://doi.org/10.1002/anie.202302547