近年来，伴随着社会对电动汽车充电速度与续航里程的新要求，进一步提升电池的能量密度、倍率性能及安全性是现今亟待解决的问题，而正极材料作为电池的重要组成部分也就成为了关键的着力点。在众多材料中，高镍层状氧化物具有较高的可逆容量与工作电压、较低的原料成本，因而展现出巨大的应用潜力，但该类材料在高荷电状态下同时具有氧化性强、易析氧、界面稳定性差等特点，严重降低了其循环稳定性与安全性，也制约着该类材料的进一步规模化应用。

近日，中科院过程所离子液体团队设计制备了一种Li₂ZrO₃包覆与Ti⁴⁺体相支撑协同改性的高镍全浓度梯度材料（CGTZ），并解析了各修饰方法对材料性能的贡献。其中，浓度梯度由于构造了低镍表层，对材料热稳定性及电化学性能贡献最大；Ti⁴⁺作为支撑离子嵌入体相维持了脱锂态骨架结构的稳定性，并在一定程度上增加晶格间距，从而改善了材料动力学性能；LZO表面包覆由于提高了材料的抗腐蚀性，可有效抑制材料的不可逆相变及晶格氧的析出，对热稳定性有显著贡献。与同组份基础高镍材料相比，该协同修饰法有效提升了材料在严苛条件下的循环稳定性，并将脱锂态的释热温度峰值提升至261.5 ℃，从而增加了高镍正极电池体系的安全性。

图1. 协同修饰材料CGTZ的制备流程与结构描述图

（图片来源：Chemical Engineering Journal, 2023, 451: 138518）

图2. 材料的扫描电镜：(a) NCM；(b) CG；(c) CGTZ-1；(d) CGTZ-5；(e) CGTZ-1的表面元素分布；(f-h) CGTZ-1的截面扫面电镜、元素含量线扫描与分布；透射电镜与局部傅里叶变换：(i) NCM，(j) CGTZ-1

（图片来源：Chemical Engineering Journal, 2023, 451: 138518）

图3. (a) 材料的高温长循环性能；(b) 高温循环后电极的扫描电镜；(c) 高温循环后的过渡金属离子溶出；(d) 材料在脱锂态的DSC曲线与 (e) 对应的热量

（图片来源：Chemical Engineering Journal, 2023, 451: 138518）

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138518

文章信息：Chi Zhang, Tao Li, Bing Xue, Xiangkun Wu, Liyuan Li, Yawei Guo and Lan Zhang*, Synergistic modification of Ni-rich full concentration gradient materials with enhanced thermal stability, Chemical Engineering Journal, DOI: 10.1016/j.cej.2022.138518