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隨著新能源行業的快速發展，固態電池作為下一代儲能技術的候選者，吸引了大量研究者的關注。相比傳統的鋰離子電池，固態電池不僅在安全性上表現優異，還能實現更高的能量密度。然而，固態電池在高電壓循環時，界面不穩定性和正極材料的結構退化問題成為制約其性能的關鍵瓶頸。

在此，密歇根大學Neil P. Dasgupta團隊提出了一種新策略。即通過在單晶LiNi_0.5Mn_0.3Co_0.2O₂正極顆粒上應用ALD技術，引入了一層約5納米的非晶態Nb₂O₅涂層，以解決鋰固態電池在高電壓循環（>4.5V）時正極活性材料的化學-機械降解問題。

具體來說，與未涂層樣本相比，Nb₂O₅涂層的全電池展示了更高的初始庫侖效率（91.6% ± 0.5%對比82.2% ± 0.3%），在2C倍率下的容量提高了10倍，并且在4.7V vs Li/Li⁺的電壓下經過500次循環后容量保持率達到了99.4%。

圖1. 帶有涂層和未涂層正極的電池的長期循環性能

總之，該工作提出的無定形Nb₂O₅涂層技術為固態電池領域帶來了全新的視角，成功解決了高電壓固態電池在循環壽命、初始庫侖效率和倍率性能等方面的瓶頸問題。通過精確控制涂層厚度和結構，Nb₂O₅涂層為電池提供了友誼的界面穩定性和高效的離子傳輸通道。

因此，該項工作不僅為固態電池的高電壓操作提供了理論和技術支撐，也為下一代高性能固態電池的產業化應用奠定了基礎。

圖2. Nb₂O₅涂層SC-NMC顆粒在高電壓循環后的ALD涂層的結構變化示意圖和材料表征

Eliminating chemo-mechanical degradation of lithium solid-state battery cathodes during >4.5?V cycling using amorphous Nb2O5 coatings, Nature Communications 2024

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?Nature子刊：非晶涂層消除鋰固態電池正極>4.5V循環中的化學-機械降解

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