上大/清華AFM：銻摻雜實現LiNi0.91Co0.06Al0.03O2 正極徑向排列微結構:
鎳含量大于90%的富鎳層狀氧化物正極材料因其顯著的比容量和成本效益而被認為是鋰離子電池（LIBs）極具前景的候選材料。然而，在高電壓下由結構坍塌和與電解質界面不穩定性引起的容量下降極大地阻礙了其實際應用。在此，上海大學張久俊，清華大學曹譯丹，呂姚博士、黃士飛助理研究員等人提出了一種銻（Sb）摻雜LiNi0.91Co0.06Al0.03O2（Sb‐NCA 91）正極，其中Sb摻雜改變了初級顆粒的形態并實現了徑向排列的微結構。具體而言，該種獨特的微觀結構可以分散由高相變引起的各向異性機械應力，減輕高電壓和低溫循環過程中初級顆粒的收縮和膨脹，從而抑制微裂紋的形成和結構劣化。因此，Sb改性正極在25°C下以2.7–4.5V電壓1C條件下循環200次后，仍具有84%的優異容量保持率，而原始NCA91正極僅保持約79%。此外，該電池在-20°C條件下100次循環后的容量保持率從約61%（NCA91）顯著提高至約88%（Sb‐NCA91）。
該工作采用高溫固相法成功合成了銻摻雜富鎳正極。其中，摻雜Sb的NCA91正極獨特的微觀結構可以分散H2-H3相變引起的各向異性機械應力，降低初級顆粒在高壓和低溫循環中的收縮和膨脹，從而抑制微裂紋的形成和結構惡化。同時，緊密排列的徑向結構允許快速離子在二次粒子中的輸運，有效地提高電池的倍率性能和低溫性能。因此，該工作為實現富鎳正極在高電壓和低溫鋰電池的應用提供了一種有效的解決方案。
Antimony Doping Enabled Radially Aligned Microstructure in LiNi0.91Co0.06Al0.03O2 Cathode for High-Voltage and Low-Temperature Lithium Battery, Advanced Functional Materials 2024 DOI: 10.1002/adfm.202312284