近日，我院与香港科技大学、江宸新能源科技公司、北京科技大学、新南威尔士大学合作，在国际顶级能源材料期刊《Nano energy》上发表学术论文。我院2018级硕士生渠兴宇为第一作者，刘云建教授和新南威尔士大学的Tom Wu为共同通讯作者。
高镍三元正极材料（NCM）被认为是高能量密度和高工作电压电池的最佳的正极材料之一。但是NCM材料在锂化/脱锂过程中存在结构不稳定、电解质/正极界面性能差、Li/Ni阳离子混排等问题，严重阻碍了其在动力电池领域应用效果。
图1 TiNb2O7表面构筑高镍正极材料的作用示意图
对此，论文中采用一种综合的表面涂层方法保护基体及增强材料可逆相转变。研究人员在基体材料表面合成了具有稳定三维Li+扩散通道的TiNb2O7涂层（如图1所示），同时在高温合成过程中部分Ti4+迁移至电极材料的表层结构并占据Li位。减少材料锂化过程中ROCO2-Li和LiPxFy的生成，稳定H2↔H3相转变及抑制Rct提高DLi+。本文通过密度泛函（DFT）计算揭示了TiNb2O7和NCM之间良好的层间亲和力，模拟并证明Ti4+比Nb5+更小的迁移能，从而降低了循环过程中阳离子混排的可能性并抑制了形成裂纹并提高电化学性能，结果显示，这种方法下高镍三元材料在1C下循环200次的容量保持率提高了46.9%。
该工作的得到国家自然科学基金的资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106665
