低混排NCM正极

低至1%阳离子混排

通过水热离子交换在低温（160-220 °C）下合成，有效抑制Li/Ni混排，增强结构稳定性，适用于多种镍含量（x=0.5-0.85）。

罗玉宏 · Pan, Qinglin · Wei, Hanxin · Huang, Yingde · Tang, Linbo · 王振宇 · Yan, Cheng · 毛景 · 代克化 · Qing, Wu · Zhang, Xiahui · Zheng, Junchao

Materials Today 2023

具体参数

Li/Ni混排率

{'zh': '<1', 'en': '<1'} %

离子交换温度

{'zh': '160-220', 'en': '160-220'} °C

Ni2+扩散速率比（200 °C离子交换 vs 900 °C煅烧）

{'zh': '10−12', 'en': '10−12'}

技术优势

混排率低于1%

低温离子交换动力学上抑制了Ni2+向Li+位点的迁移，从而获得接近理想的层状有序结构。

合成温度直降500°C以上

将固相反应所需的高温（700–900 °C）替换为水热离子交换（160–220 °C），大幅降低能耗并避免高温副反应。

Ni2+扩散慢12个数量级

200 °C下离子交换得到的NCM523中Ni2+扩散速率比900 °C煅烧样品慢约10^12倍，证明低温过程从动力学上阻断混排。

适用于多种镍含量

水热离子交换法在x=0.5, 0.65, 0.7, 0.85的NCM材料中均能获得良好结构稳定性，展示出策略的普适性。

应用场景

• 高能量密度锂电池正极：混排低于1%的正极可提升容量和循环寿命，直接用于高能量密度电池。
• 电动汽车动力电池：结构稳定、低混排的正极可延长电动汽车电池寿命并提高安全性。
• 钠离子电池正极：离子交换方法源于钠离子前驱体转化，可用于制备高性能钠电正极。