高镍正极由于具有高容量和低成本的特点,是当今最有前景的锂离子电池正极材料之一。单晶化可以减少表面副反应和消除多晶材料的晶间裂缝问题,被认为是改善高镍正极性能的重要策略。但是单晶材料仍存在包括平面滑移和晶内裂缝在内的层状氧化物正极固有的机械失效问题,而其中的机理尚不明晰,阻碍了其进一步发展。
近日,研究团队对高镍单晶正极的滑移现象进行了深入研究,在原子尺度上揭示了滑移的不同表现形式和具体运动过程,并提出滑移的动力学起源在于过渡金属配位的氧亚晶格完整度。研究进一步通过减少材料的氧空位来提高滑移势垒,实现和验证了其对颗粒平面滑移和晶内裂缝现象的抑制作用,从而提高了高镍单晶正极的电化学性能。研究成果发表在国际顶级期刊《Journal of the American Chemical Society》上(https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c03549),郭玉国研究员,万立骏研究员,石吉磊副研究员和肖东东副研究员为该文章的通讯作者,博士研究生孟鑫海,博士研究生林挺和博士毛慧灿为本文第一作者。