剑桥大学联合北京大学、东南大学等Joule：告别掺杂包覆！缺陷工程破解高镍正极降解难题！

背景：高镍单晶NMC811正极材料因高比容量和低钴含量成为动力电池主流选择，但在高电压循环下易发生层间滑移、微开裂等力学降解，并伴随晶格氧流失和过渡金属溶解，导致容量快速衰减。传统掺杂和包覆改性虽能改善性能，但引入外来元素增加了电池回收的复杂性和成本。研究目的：为解决上述问题，剑桥大学联合北京大学、东南大学等单位提出了一种无掺杂、可规模化的缺陷工程策略，旨在通过引入Li/Ni反位缺陷来提升材料的机械强度和电化学稳定性，从而抑制降解。结论：研究通过在450℃氩气氛围中低温退火，在SC-NMC811中精准引入约4.5%的Li/Ni反位缺陷。该缺陷作为原子级“铆钉”，增强了材料基面剪切强度约88%，有效抑制了层间滑移和微开裂，减少了循环中的晶格体积形变。同时，缺陷降低了正极表面反应活性，显著抑制了晶格氧流失和过渡金属溶解。改性正极在半电池、全电池、高面载量电池和软包电池中均表现出优异的循环稳定性，例如在2.6-4.3V电压下半电池1800次循环容量保持率达88.1%。该策略无需引入外来元素，兼容现有制造工艺，为高镍正极的高性能化提供了新的技术路径。