中科院金属所「国家杰青」李峰/王春阳最新JACS | 组分复杂掺杂实现高压尖晶石正极稳定超快充！

本研究针对下一代锂离子电池对兼具优异稳定性和超快充电能力的高压正极材料的需求，聚焦无钴尖晶石LiNi0.5Mn1.5O₄（LNMO）正极在高电压下的循环稳定性问题。研究目的旨在通过组分复杂掺杂策略，调控高压尖晶石正极的反应热力学，将固溶反应区扩展至更高荷电状态，从而抑制有害的两相反应，改善材料的化学-电化学-机械稳定性。结论表明，采用组分复杂掺杂后的LNMO正极（C-LNMO）在脱锂过程中表现出延长的固溶反应区，有效促进了Li+扩散动力学。多模式表征证实，重塑后的反应路径有效抑制了高温晶内开裂、界面岩盐相转变和寄生副产物的积累，维持了高效的三维Li+扩散通道。电化学测试显示，C-LNMO在25°C、10 C条件下循环4000圈后容量保持率达81.8%，在60°C、3 C条件下循环1000圈后容量保持率达82.0%，并实现了97.0%的软包电池容量保持率。该工作为设计耐用的快充正极材料提供了新思路，组分复杂掺杂策略有望推广至其他面临相变问题的正极材料体系。