材料学院任玉荣教授团队在锂离子电池高镍三元正极材料方向取得重要进展

锂离子电池(LIBs)在解决全球能源困境方面发挥着至关重要的作用。LiNi0.83Co0.12Mn0.05O2 (NCM)高镍三元正极材料因其高能量密度，被认为是应用于高比能动力电池的最具潜力正极材料。然而，在电池长期循环过程中，界面腐蚀效应导致的晶体结构不稳定和表面结构恶化限制了 NCM 的性能。具体而言，高活性的Ni4+和碳酸盐电解质发生有害的副反应，导致正极-电解质界面沉积过量副产物。同时，随着Ni4+的还原，氧气从阴极释放出来并引发热失控。过渡金属离子溶解并沉积在负极上，严重危害阳极-电解质界面。

最近，一项由常州大学任玉荣教授团队的研究在锂离子电池高镍三元正极材料领域取得了重要进展。研究团队提出双极性官能团吸附高镍三元正极材料活性多位点技术，在多晶NCM表面形成均匀的具有离子导电率的聚(α-氰基丙烯酸乙酯)(PECA)材料。通过PECA的双极性官能团与过渡金属配位作用，该保护涂层与高镍材料紧密接触并抑制材料表面的过渡金属离子溶解，减少活性材料与电解质界面之间的副反应，有效改善材料界面稳定性。同时，包覆材料表面丰富的官能团在循环过程中优先构建较薄的 CEI 膜，促进界面锂离子的快速传输。此外，完整和保形的涂层可以减轻一次颗粒的应力积累，避免颗粒破碎。相关成果以“Multipoint adsorption constructs stable interface chemistry for high-nickel cathode material”为题发表在国际知名期刊Energy Storage Materials (https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.103027)上。该论文第一作者为我校21级博士研究生汪仕杰，通讯作者为任玉荣教授。

PECA吸附活性位点的作用机理及改性效果示意图