在國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院先導(dǎo)項目等支持下，中科院化學(xué)所的最新進展：分子納米結(jié)構(gòu)與納米技術(shù)重點實驗室曹安民團隊在電極結(jié)構(gòu)控制及穩(wěn)定性提升上開展了系列工作，基于多級表界面結(jié)構(gòu)設(shè)計、表面晶格調(diào)控等方式，實現(xiàn)了鋰電正極材料表面活性的有效控制，這也意味著電極的穩(wěn)定性與循環(huán)性能可得到提升。
眾所周知，能量密度的提升已成為動力電池科學(xué)家研究的重點任務(wù)之一，而鋰電正極材料是決定電池容量的關(guān)鍵。鎳錳酸鋰材料是一種高電壓的鋰電正極材料，具有較高的體積能量密度和良好的倍率性能，但也存在致命點，即其本身的高電壓會加速電極材料表面的副反應(yīng)，從而破壞電極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與循環(huán)性能，限制了它在眾多領(lǐng)域中的應(yīng)用。
因此，中科院化學(xué)所研究者提出了一種基于表面納米精度的限域相變提升正極穩(wěn)定性的機制：基于可控的表面高溫固相反應(yīng)，引入Zn2+促進鎳錳酸鋰的表面尖晶石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轭悗r鹽相、層狀相兩者的復(fù)合構(gòu)型，精確調(diào)控兩相比例，在不犧牲材料電化學(xué)活性的前提下提升了材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。該方法能防止常規(guī)表面惰性包覆方式對電荷傳輸?shù)膿p害，顯著優(yōu)化電池學(xué)性能，該成果在《美國化學(xué)會志》（J. Am. Chem. Soc.2019, 141, 4900-4907）。
鋰電正極材料的優(yōu)化除了能采用上述的方法外，還可以向電極中摻入一些具有高結(jié)晶度與高比容量優(yōu)勢的過渡金屬化合物，如氧化鎢粉末、氧化鉬粉末。
