近日，云南省晶態(tài)多孔有機功能材料重點實驗室、全國高校“雙帶頭人”教師黨支部書記“強國行”專項行動團隊，在鋰離子電池正極材料領域取得重要突破。

  該團隊針對高鎳三元正極材料（LiNi_0.80Co_0.15Al_0.05O₂，簡稱NCA）提出了一種表面結構定量重構策略。通過精準調控表面殘留氫氧化鋰（LiOH）的轉化，顯著提升了 NCA 正極材料的電化學性能與循環(huán)穩(wěn)定性。青年教師郭興波博士為第一作者，夏書標教授為第一通訊作者，曲靖師范學院為第一完成單位的研究成果，以《A quantitative reconstruction strategy for the surface structure of LiNi_0.80Co_0.15Al_0.05O₂ cathode material》（《一種用于LiNi_0.80Co_0.15Al_0.05O₂正極材料表面結構的定量重構策略》）為題，發(fā)表于國際知名期刊《Energy Materials》。

  高鎳三元正極材料因其高能量密度被視為下一代鋰離子電池的核心材料，其表面殘留的LiOH會引發(fā)電解液副反應、加速容量衰減，嚴重制約實際應用。傳統(tǒng)表面優(yōu)化方法（如涂層或洗滌）依賴經驗試錯，缺乏理論指導，且易因晶格失配導致結構失效。如何定量控制表面重構過程并兼顧結構兼容性，成為行業(yè)難題。  

  為此，研究團隊創(chuàng)新性地提出了基于化學反應的定量重構策略。通過精確添加 6000 ppm 的氧化鋁（Al2O3），與 NCA 表面 3156 ppm 的殘余 LiOH 發(fā)生反應，在 NCA 表面形成了具有高鋰離子電導率的 LiAlO2@NCA 異質結構。該策略不僅實現(xiàn)了殘留 LiOH 的定量轉化，克服了傳統(tǒng)試錯法的局限，而且生成的 LiAlO2 與 NCA 均為層狀結構，結構兼容性良好，有效避免了傳統(tǒng)涂層易產生微裂紋的問題。

  LiAlO2@NCA 異質結構與 NCA 本體結構高度兼容，能夠有效抑制微裂紋擴展，減少界面副反應，增強正極材料表面穩(wěn)定性。經改性后的 NCA - 6000 樣品，初始放電容量提升至 206.0 mAh/g，極化顯著降低，倍率性能優(yōu)于同類材料，200 次循環(huán)后容量保持率仍高達 77.6%。

  本項目依托團隊與貴州安達科技能源股份有限公司、貴陽職業(yè)技術學院合作開展的橫向課題《高鎳系 Al 包覆 NCA 正極材料制備與表面修飾研究》，此次成果正是該課題的重要體現(xiàn)。研究團隊提出的策略為高鎳正極材料的表面工程提供了可量化、可推廣的新方案，有望廣泛應用于電動汽車、儲能系統(tǒng)等領域，助力提升電池續(xù)航能力與安全性。