近日，材料与能源学院（云南省先进能源材料国际联合研究中心）郭洪教授团队在国际期刊美国化学会ACS Energy Letters（影响因子23.99）发表磷酸锂（Li₃PO₄）包覆钛（Ti）掺杂的新型LiNi_0.9Co_0.09Mo_0.01O₂高镍动力电池正极最新进展“LiNi_0.9Co_0.09Mo_0.01O₂ Cathode with Li3PO4 Coating and Ti Doping for Next-Generation Lithium-Ion Batteries” (https://doi.org/10.1021/acsenergylett.2c02412)。孙勇疆博士后为论文第一作者，郭洪教授为通迅作者。

高镍三元正极材料（Ni≥90%）由于具有较高的能量密度优势而受到了学术界和产业界的广泛关注，然而，其体相晶格及表界面结构差的稳定性严重阻碍了其产业化应用的进程。设计和开发体相及表界面协同调控策略，重点解决高镍正极材料高能量密度与长使用寿命之间的矛盾，揭示体相及表界面结构的稳定机制，对提升高能量密度高镍三元正极材料的结构稳定性及促进其产业化应用的进程具有非常重要的意义。

针对目前传统的体相掺杂及表界面改性策略难以兼容高结构稳定性和高能量密度之间面临的挑战，并结合前期的研究基础（Hong Guo*, et. al, Mater.Today, 2023,0.1016/j.mattod.2023.02.01；Research,2023, /10.34133/2022/9798582；Energy Storage Mater., 2022, 10.1016/j.ensm.2022.05.006），郭洪教授团队通过共沉淀法和溶胶凝胶策略制备出了表面包覆磷酸锂（Li₃PO₄）锂离子导体同时体相掺杂钛元素（Ti）的新型LiNi_0.9Co_0.09Mo_0.01O₂高镍三元正极材料。磷酸锂（Li₃PO₄）锂离子导体包覆层不仅可以抑制电解液与正极活性材料之间的副反应，还可以提升锂离子在表界面的迁移率动力学。体相中掺杂的钛（Ti）元素在增强金属－氧键键强的同时，可提高材料的离子电导及电子电导率。表界面及体相调控协同作用大大提升了该新型高镍正极材料的循环稳定性及倍率性能。此外，这项工作采用了原位XRD表征手段结合DFT理论计算，全面分析并揭示了磷酸锂（Li₃PO₄）包覆层和钛元素（Ti）在结构中的关键作用，并为正极材料结构稳定机制提供基本的理解，为高镍正极材料产业化应用提供较好的技术保障。

图1. 新型动力锂电池高镍正极材料设计及应用

该研究成果得到国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、省先进能源材料国际联合研究中心、省高校全固态离子电池重点实验室，云天化股份有限公司及云南大学“双一流”学科建设项目的支持。

供稿：材料与能源学院

编辑：李哲

责任编辑：王崴