Angew. Chem. ：亚微米单晶NCM622构建实现优异力学与化学性能

近年来，新能源电动汽车的快速发展对锂离子动力电池正极材料提出了更高的要求，尤其是正极材料的能量密度、循环寿命、安全性及成本控制。其中，高镍层状结构正极材料凭借高能量密度、高工作电压及低成本的优势而成为最有力的竞争者。然而，无论多晶型还是单晶型高镍正极材料都面临力学与化学稳定性不足，特别是高电压测试条件下晶间/晶内微裂纹严重、循环寿命不足及热稳定性差等挑战。

对此，济南大学原长洲教授近日提出了小单晶设计和杂原子掺杂协同策略，构建在高电压（≥4.5 V）下稳定运行且机械化学性能可靠的亚微米级小单晶型Mo⁶⁺掺杂LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂（SS-MN6）。研究结果表明，显著减小的颗粒尺寸结合Mo⁶⁺掺杂效应可显著提高体相和表界面结构稳定性，从而可有效抵抗晶格应力应变，消除局部应力累积以避免微裂纹形成，实现高电压下“零应变”无裂纹特性。

同时，亚微米单晶结合Mo⁶⁺掺杂构筑可有效抑制表面有害副反应，减少表面残余物的生成，形成超薄的表面固体电解质膜，有利于表界面锂离子的快速传输。DSC测试结合TR-XRD结果证实该结构体系可显著抑制材料在高脱锂态热分解过程中的晶格失氧，显著提升不可逆相变的转变温度，从而极大改善热稳定性能。

最后，得益于其结构上优异的力学稳定性，基于SS-MN6正极材料组装成的袋式软包全电池展现出极其优异的高压（4.5 V）循环稳定性和耐环境温度（−20 − 55 °C）能力。其在2.8−4.5 V电压区间：1 C/1 C，25 °C循环3000次容量保持率为80.3%；3 C/3 C，25 °C循环2000次容量保持率为80.5%；1 C/1 C，55 °C循环2300次容量保持率为77.2%。本文的贡献可为构建具有优异机械化学稳定性的先进正极材料提供新思路。

论文信息

Chemomechanically Stable Small Single-crystal Mo-doped LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂ Cathodes for Practical 4.5 V-class Pouch-type Li-ion Batteries

Longwei Liang, Xiaoying Li, Maoshui Su, Lixian Wang, Jinfeng Sun, Yang Liu, Linrui Hou and Changzhou Yuan

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202216155