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中南鄭俊超Mater. Today：全面了解層狀過渡金屬氧化物中的Li/Ni混合

隨著高能量密度電池技術(shù)的發(fā)展，迫切需要高能量密度的層狀過渡金屬氧化物正極材料，特別是用于鋰離子電池的富鎳層狀正極材料。然而，Li/Ni混合不可避免地發(fā)生在富鎳正極材料中，并影響材料的結(jié)構(gòu)和性能。

在此，中南大學(xué)鄭俊超教授等人全面總結(jié)了Li/Ni混合的原因，并分析了其由于離子半徑、鎳遷移、磁相互作用和熱穩(wěn)定性的必然性。此外，還總結(jié)了Li/Ni混合對(duì)材料的影響，其不利影響在于增加了鋰遷移/電荷轉(zhuǎn)移阻力，并縮短材料的生命周期。

此外，越來越多的研究人員還提出適當(dāng)?shù)腖i/Ni混合可以提高材料的倍率性能。適當(dāng)?shù)腖i/Ni混合可以穩(wěn)定材料的晶格結(jié)構(gòu)，改善表面性能，促進(jìn)局部鋰離子脫嵌從而提高材料的性能。因此，適當(dāng)?shù)腖i/Ni混合是必要的，確定其最佳含量和狀態(tài)對(duì)實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用非常有幫助。

圖1. LiMO₂化合物中的陽離子排序

最后，作者詳細(xì)介紹了根據(jù)其原因調(diào)節(jié)Li/Ni混合的方法，主要取決于摻雜策略和熱處理控制。雖然摻雜非常有效，但不可避免地會(huì)引入外來離子，并且材料的其他特性在摻雜后通常會(huì)發(fā)生不可預(yù)測(cè)的變化。

此外，摻雜和熱處理控制將使材料制備過程復(fù)雜化，過量的鋰鹽和增加的O分壓增加了生產(chǎn)成本，后者通常存在安全隱患。因此，開發(fā)更方便有效的Li/Ni混合控制方法可以使材料的優(yōu)化更加高效。

總之，該綜述可以促進(jìn)對(duì)Li/Ni混合的全面了解，并針對(duì)當(dāng)前Li/Ni混合研究的不足和未來研究方向提出解決方案。

圖2. Li/Ni混合促進(jìn)晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定

Comprehensive understanding of Li/Ni intermixing in layered transition metal oxides, Materials Today 2021. DOI: 10.1016/j.mattod.2021.09.013

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