上大/清华AFM：锑掺杂实现LiNi0.91Co0.06Al0.03O2 正极径向排列微结构:

镍含量大于90%的富镍层状氧化物正极材料因其显著的比容量和成本效益而被认为是锂离子电池（LIBs）极具前景的候选材料。然而，在高电压下由结构坍塌和与电解质界面不稳定性引起的容量下降极大地阻碍了其实际应用。在此，上海大学张久俊，清华大学曹译丹，吕姚博士、黄士飞助理研究员等人提出了一种锑（Sb）掺杂LiNi0.91Co0.06Al0.03O2（Sb‐NCA 91）正极，其中Sb掺杂改变了初级颗粒的形态并实现了径向排列的微结构。具体而言，该种独特的微观结构可以分散由高相变引起的各向异性机械应力，减轻高电压和低温循环过程中初级颗粒的收缩和膨胀，从而抑制微裂纹的形成和结构劣化。因此，Sb改性正极在25°C下以2.7–4.5V电压1C条件下循环200次后，仍具有84%的优异容量保持率，而原始NCA91正极仅保持约79%。此外，该电池在-20°C条件下100次循环后的容量保持率从约61%（NCA91）显著提高至约88%（Sb‐NCA91）。

该工作采用高温固相法成功合成了锑掺杂富镍正极。其中，掺杂Sb的NCA91正极独特的微观结构可以分散H2-H3相变引起的各向异性机械应力，降低初级颗粒在高压和低温循环中的收缩和膨胀，从而抑制微裂纹的形成和结构恶化。同时，紧密排列的径向结构允许快速离子在二次粒子中的输运，有效地提高电池的倍率性能和低温性能。因此，该工作为实现富镍正极在高电压和低温锂电池的应用提供了一种有效的解决方案。