为了降低成本和提高能量密度，在实际的LiNi_1−x−yMn_xCo_yO₂(NMC)和LiNi_1−x−yCo_xAl_yO₂(NCA)正极中去除钴并增加镍含量至关重要。然而，无钴、高镍层状氧化物阴极在锂离子电池(LIB)中的应用受到与电解质的高表面反应性和循环过程中微裂纹形成的固有问题的阻碍。

在此，德克萨斯大学奥斯汀分校Arumugam Manthiram使用两种代表性掺杂剂B和Al全面研究了无钴LiNiO₂(LNO)微观结构工程关键参数的起源。

文章要点

1）B和Al之间偏析能的显着差异导致LNO颗粒的不同形态。B在主体结构中的低溶解度导致B的表面限制分布，抑制初级粒子的生长，而高度可溶的Al促进初级粒子的生长。

2）认识到这一关键参数可以通过增加阴极颗粒内部的纵横比，通过微观结构工程帮助提高无钴锂离子电池的循环寿命。结果表明，在LNO(B-LNO)中掺杂硼是初级粒子微观结构工程最有效的掺杂剂策略。与LNO和掺铝LNO(Al-LNO)相比，B-LNO在300次循环后在全电池中表现出81%的出色容量保持率。

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Youngjin Kim, et al, Insights into the Microstructural Engineering of Cobalt-Free, High-Nickel Cathodes Based on Surface Energy for Lithium-Ion Batteries, Adv. Energy Mater. 2023

DOI: 10.1002/aenm.202204054

https://doi.org/10.1002/aenm.202204054