创新引领！锂离子电池高镍正极材料领域取得新进展

  近日，云南省晶态多孔有机功能材料重点实验室、全国高校“双带头人”教师党支部书记“强国行”专项行动团队，在锂离子电池正极材料领域取得重要突破。

  该团队针对高镍三元正极材料（LiNi_0.80Co_0.15Al_0.05O₂，简称NCA）提出了一种表面结构定量重构策略。通过精准调控表面残留氢氧化锂（LiOH）的转化，显著提升了 NCA 正极材料的电化学性能与循环稳定性。青年教师郭兴波博士为第一作者，夏书标教授为第一通讯作者，曲靖师范学院为第一完成单位的研究成果，以《A quantitative reconstruction strategy for the surface structure of LiNi_0.80Co_0.15Al_0.05O₂ cathode material》（《一种用于LiNi_0.80Co_0.15Al_0.05O₂正极材料表面结构的定量重构策略》）为题，发表于国际知名期刊《Energy Materials》。

  高镍三元正极材料因其高能量密度被视为下一代锂离子电池的核心材料，其表面残留的LiOH会引发电解液副反应、加速容量衰减，严重制约实际应用。传统表面优化方法（如涂层或洗涤）依赖经验试错，缺乏理论指导，且易因晶格失配导致结构失效。如何定量控制表面重构过程并兼顾结构兼容性，成为行业难题。  

  为此，研究团队创新性地提出了基于化学反应的定量重构策略。通过精确添加 6000 ppm 的氧化铝（Al2O3），与 NCA 表面 3156 ppm 的残余 LiOH 发生反应，在 NCA 表面形成了具有高锂离子电导率的 LiAlO2@NCA 异质结构。该策略不仅实现了残留 LiOH 的定量转化，克服了传统试错法的局限，而且生成的 LiAlO2 与 NCA 均为层状结构，结构兼容性良好，有效避免了传统涂层易产生微裂纹的问题。

  LiAlO2@NCA 异质结构与 NCA 本体结构高度兼容，能够有效抑制微裂纹扩展，减少界面副反应，增强正极材料表面稳定性。经改性后的 NCA - 6000 样品，初始放电容量提升至 206.0 mAh/g，极化显著降低，倍率性能优于同类材料，200 次循环后容量保持率仍高达 77.6%。

  本项目依托团队与贵州安达科技能源股份有限公司、贵阳职业技术学院合作开展的横向课题《高镍系 Al 包覆 NCA 正极材料制备与表面修饰研究》，此次成果正是该课题的重要体现。研究团队提出的策略为高镍正极材料的表面工程提供了可量化、可推广的新方案，有望广泛应用于电动汽车、储能系统等领域，助力提升电池续航能力与安全性。