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南科大曾林/張晴AM：熱力學(xué)穩(wěn)定的雙改性保護(hù)層使富鎳正極實(shí)現(xiàn)卓越的可循環(huán)性

提高截止電勢(shì)的極限可以使富鎳層氧化物提供更高的能量密度和比容量，但同時(shí)會(huì)降低熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性。

圖1. 材料制備及表征

南方科技大學(xué)曾林、張晴等受有效改變電化學(xué)和熱力學(xué)穩(wěn)定性的啟發(fā)，合成了雙修飾的LiF&FeF₃涂層，以減輕富鎳正極的副反應(yīng)，從而提高電化學(xué)性能。

研究顯示，熱力學(xué)穩(wěn)定的LiF&FeF₃（LFF）涂層可以有效抑制納米級(jí)的結(jié)構(gòu)退化和晶間裂紋。同時(shí)，LiF&FeF₃涂層減輕了O^α-（α<2）的向外遷移，增加了氧空位形成能量，并加速了Li⁺的界面擴(kuò)散。

圖2. 電化學(xué)性能研究

受益于上述優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化后的NCM811@LiF&FeF₃-3（NCM@LFF3）表現(xiàn)出顯著改善的電化學(xué)性能，在1C下循環(huán)1000次后，容量保持率約為83.1%，即使在高溫下的苛刻運(yùn)行條件下，其電化學(xué)性能也很出色（在1C下循環(huán)150次后，容量保持率約為91.3%）。

這項(xiàng)工作表明，雙重改性策略可以同時(shí)解決界面不穩(wěn)定和體相結(jié)構(gòu)退化的問(wèn)題，代表了開(kāi)發(fā)高性能鋰離子電池（LIBs）的重大進(jìn)展。

圖3. 容量退化的機(jī)制和雙修的優(yōu)越性研究

Thermodynamically Stable Dual-Modified LiF&FeF3 layer Empowering Ni-Rich Cathodes with Superior Cyclabilities. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202212308

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