富镍正极

高容量长循环

通过高价Nb离子掺杂实现机械-化学耦合调控，同时提升富镍正极的容量与循环寿命，并揭示其协同增强机制。

王博 · Li, Kuo · Zhang, Zihan · Wang, Xinxin · Sun, Jun · Yijun, Song · Zhang, Xuedong · Liang, Yali · Kong, Dejie · Chen, Jingzhao · 赵俊 · 王静 · 杨辉 · 唐永福

Angewandte Chemie - International Edition 2025

技术优势

晶粒细化

Nb⁵⁺ 掺杂使 NCM811 的二次颗粒细化并稳定晶界，类似陶瓷和合金中的晶粒细化效应，从而有效耗散高脱锂态下的晶格应变，抑制裂纹产生。

抑制氧损失

在高脱锂态下，NCM811-0.5Nb 的晶间融合结构能有效耗散晶格应变，从而抑制氧损失，避免由氧释放引发的结构退化和安全问题。

稳定相变

Nb 掺杂在相变过程中稳定单斜相，并在循环后促进高稳定尖晶石孪晶界的形成，从而缓解有害相变引起的容量衰减。

应用场景

• 高镍正极：提升了高镍正极的容量与结构稳定性，解决了其循环中开裂和氧释放问题。
• 锂离子电池：为锂离子电池提供了兼具高容量和长寿命的正极材料，延长电池服役周期。
• 固态电池正极：稳定的晶界和颗粒结构可适应固态电池中正极与电解质的界面应力，减少机械失效。
• 柔性电池：晶粒细化和晶界稳定增强了正极颗粒的机械韧性，可承受柔性电池中的反复形变。
• 电池管理系统：更稳定的电压和容量衰减行为简化了电池管理系统的状态估计和寿命预测。