富鎳三元正極材料，因可逆容量高、成本低等優點，被認為是最理想的下一代高能量密度鋰離子動力電池正極材料之一。不過，界面穩定性差、二次顆粒內部結構衰退等問題，嚴重阻礙了該類正極材料的規模化應用。

近日，長沙理工大學李靈均副教授課題組聯合廈門大學張橋保助理教授課題組以及美國阿貢國家實驗室陸俊教授課題組（共同通訊作者）從分析Ti和La在LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2表面的遷移勢壘出發，發現Ti摻入體相而La逃離至表面的狀態為體系能量最低的狀態即穩定狀態。根據理論計算結果，合理設計并同步合成了Ti摻雜&La4NiLiO8包覆（簡寫為Ti&LaMO）的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正極材料。該材料展現出優異的電化學性能，常溫1C倍率下經200圈循環后，容量保持率為90.55%，高溫（60℃）1C倍率下經過150次循環后，容量保持率為83.28%。對循環后材料進行TEM分析發現，Ti&LaMO雙重修飾能有效抑制富鎳材料在循環過程中表面納米尺度的結構退化，從而增強富鎳材料的表面穩定性。此外，作者們采用TXM顯微成像對循環前/后的正極材料進行可視化研究，證明Ti&LaMO抑制了正極材料二次顆粒內微裂紋的產生與循環過程中微裂紋擴展。通過2D-FF-TXM-XANES研究Ni3+的濃度分布，揭示了循環后富鎳材料二次顆粒間Ni3+的不均勻分布得到抑制，材料二次顆粒的結構穩定性顯著提升。該文以“SimultaneouslyDualModificationofNi-richLayeredOxideCathodeforHigh-energyLithium-ionBatteries”為題發表在國際著名期刊AdvancedFunctionalMaterials上。論文第一作者為長沙理工大學碩士研究生楊慧平，共同一作為內布拉斯加大學林肯分校的吳宏輝博士后和布魯克海文國家實驗室的GeMingyuan博士后，該工作得到了布魯克海文國家實驗室XinHuolin教授在TEM數據分析方面和中科院海西研究院（廈門）鐘貴明研究員在NMR表征方面的大力支持。

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1、利用DFT分別構建了Ti和La元素在LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2材料表層固相擴散的模型，研究發現La比Ti更傾向于富集在LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2材料表面。在此基礎上通過前驅體包覆及高溫煅燒，設計并同步合成了Ti摻雜&La4NiLiO8包覆的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正極材料，制備方法簡單，更利于商業化推廣。

2、所合成雙重修飾富鎳正極材料展現出優異的結構穩定性、熱穩定性和電化學性能。這歸因于La4NiLiO8包覆增強了LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的界面穩定性及電子電導，Ti摻雜抑制了鋰鎳混排及材料在電化學過程中的相變。更多新聞熱點，微信關注“電池工業網”

3、TXM和XANES測試表明，LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2在循環過程中存在微裂紋擴展，以及二次顆粒結構衰減不一致的現象。雙重修飾成功抑制了LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2晶間裂紋的形成和擴展，增強了材料結構的穩定性和一致性。