Nature Energy：李巨/ Jaephil Cho最新正极包覆技术，绝不放过一个粒子！

未来的能源基础设施需要先进的正极活性材料，来使锂离子电池具有比现在更高的能量和功率密度，更长的循环寿命和更好的安全性，但高压和高倍率循环往往会导致加速退化、过早失效和安全问题。在探索新的阴极化学、在基体和表面引入掺杂剂、设计纳米、微米和/或异质结构等方面已经花费了大量精力。表面包覆是一种广泛应用的提高阴极稳定性的方法，它可以与其他阴极改性协同工作。尽管具有高稳定性和催化惰性的薄涂层是有帮助的，但由于固固润湿问题和在电化学循环过程中需要保持保形，在初级和二级粒子水平上构建高质量的涂层具有挑战性，通常很难在合成中实现100%的覆盖。

针对以上问题，蔚山国立科学技术研究所Jaephil Cho和MIT的李巨教授在Nature Energy 报道了一种室温合成路线（将NCM粒子缓慢加入含有Co(NO3)2·6H2O的乙醇溶液中，然后缓慢加入含NaBH4的乙醇溶液），以实现二次粒子的全表面覆盖和晶界的润湿，从而提供了一个完整的“涂层+灌注”策略。成功地将CoB金属玻璃应用于富镍层状阴极LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2。在高放电速率和高温条件下以及软包全电池条件下，显著提高了倍率性能和循环稳定性（1C下循环，500圈后的容量保持率从79.2%提升到95.0%）。作者证明，优异的性能源于同时抑制了晶间裂纹的微观结构退化和与电解质的副反应。原子模拟结果确定强选择性界面粘结的至关重要的作用，不仅提供一个大的化学驱动力，以确保均匀的反应性润湿和易于注入，也降低了表面/界面氧活动，从而保证了电极的特殊机械和电化学稳定性。

图1. CoxB注入NCM的”涂层加灌注”的微结构

图2. CoxB注入NCM表面和晶界间的均匀性

图3. “涂层加灌注”对电池性能的改善效果

图4. CoxB的注入同时抑制了微结构降解和副反应

图5. 循环后锂金属的表征

图6. 强界面结合抑制氧活性链接Yoon, M., Dong, Y., Hwang, J. et al. Reactive boride infusion stabilizes Ni-rich cathodes for lithium-ion batteries. Nat. Energy (2021).https://doi.org/10.1038/s41560-021-00782-0

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