探讨三元材料表面反应不均匀对电池的影响

为了使电池具有高比能量，往往会采用高镍三元，Hwang等研究高镍正极材料时认为，虽然NCA高放电容量(约200mA·h·g-1)是电动汽车应用项目中有前途的正极材料，然而，这些材料在循环过程中表现出快速的容量衰减和阻抗上升，以及热稳定性差等问题。他们用透射电子显微镜分析表征得到，充电时在NCA粒子表面的晶体和电子结构是不均匀的，给出了NCA在充电过程中结构变化示意图。由于动力学的影响，粒子表面Li的脱出量更大，这就导致了结构的不稳定。

这些不稳定导致过渡金属离子还原，通过失去氧维持材料电中性，因此在材料表面形成了新相及孔隙。对于富Ni阴极材料结构的不稳定是对电池系统不利的根源。高温加速循环测试表明，NCA阴极材料发生快速的功率衰减，主要是由于在表面生成了具有岩盐结构非电化学活性类Ni0相。在过充电条件下（高脱锂状态或过充电）富镍阴极材料形成一个复杂的结构，核的组成是层状R3m结构，接下来是尖晶石结构而表面是岩盐结构。这些相变伴随着氧气释放，由于与易燃电解液反应可以加速热失控，从而导致灾难的发生。他们的研究结果表明，适当的表面涂层可能是提高电池寿命和电池稳定性的一个解决肓案。

由于Li离子扩散受动力学因素影响，通过对三元材料体相掺杂和表面改性，改善材料动力学性能，增大锂离子扩散系数是非常重要的。