在富镍阴极中引入额外的元素是解决阴极材料不稳定性的基本策略。传统上，这种掺杂策略只考虑在阴极的块体结构中加入额外的元素，以加强晶体结构。然而，高价元素如Nb⁵⁺、Ta⁵⁺和Mo⁶⁺很可能在晶体结构中不溶，导致沿晶界积累。

近日，汉阳大学Yang-Kook Sun通过在不同温度下焙烧LiNiO2(LNO)和X掺杂LNO阴极(X=Al、Nb、Ta和Mo)，研究了高价元素掺杂到富镍阴极中的新机理及其对形貌和晶体结构的影响。

文章要点

1）X-射线衍射分析表明，氧化态越高的掺杂，Li-X-O化合物含量下降的温度越高，强化了晶界偏析，拓宽了焙烧温度范围。

2）因此，掺杂高价元素后，LNO阴极在较宽的焙烧温度范围内保持了高度取向的微结构和高结晶度，提高了电化学性能。

3）高价元素作为新一代掺杂剂，不仅可以强化材料的晶体结构，还可以强化材料的微观结构，从而最大限度地提高富镍阴极的电化学性能。

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Nam-Yung Park, et al, Mechanism of Doping with High-Valence Elements for Developing Ni-Rich Cathode Materials, Adv. Energy Mater. 2023, 2301530

DOI: 10.1002/aenm.202301530

https://doi.org/10.1002/aenm.202301530