随着正极材料能量密度的不断攀升（通常以高容量或高工作电压为特征），不稳定的正极/电极界面成为一个严重的问题。完全脱锂的正极材料在暴露于易燃有机电解质时具有高活性，导致电极的化学和机械不稳定，特别是寄生副反应和过渡金属（TM）溶解将在高能量密度下会加剧，引起正极材料的严重结构坍塌、容量损失和热失控的高风险。

中科院曹安民课题组以LiNi_0.5Mn_1.5O₄ (LNMO)为例，其具有高工作电压4.7 V（Ni²⁺/³⁺和Ni³⁺/⁴⁺氧化还原）与循环期间的严重结构降解问题，该课题组展示了一种通过在颗粒表面上进行系统相位调制来稳定该正极的措施：在颗粒表面上引发受控的相变，并将其尖晶石结构转移为具有良好定制表面化学的两个功能相混合物中。

具体过程：ZnO与正极颗粒表面上的LNMO进行反应，精确控制ZnO的量。这种表面反应形成30nm的双相层，包括岩盐层和层状层，而不改变内部的尖晶石结构。前者岩盐相含有高Zn²⁺含量，其电化学惰性适合于表面稳定，而后者可提供必要的电化学活性。同时，具有层状结构的表面区域被指定为用于电荷转移的通道，这对于确保LNMO正极的高电化学性能是至关重要的。这种合成控制能够精确调整这两个相位在颗粒表面上的比例，并在不牺牲其容量的同时实现改善的稳定性与结构降解之间的最佳平衡。实验数据和理论模拟证实，这种相位调制在表面化学方面非常有利于稳定高能LNMO正极。

Jun-Yu Piao, Lin Gu, Zengxi Wei, Jianmin Ma, Jinpeng Wu, Wanli Yang, Yue Gong, Yong-Gang Sun, Shu-Yi Duan, Xian-Sen Tao, De-Shan Bin, An-Min Cao, Li-Jun Wan, Phase Control on Surface for the Stabilization of High Energy Cathode Materials of Lithium Ion Batteries. J. Am. Chem. Soc., 2019.

DOI: 10.1021/jacs.8b13438

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b13438