深圳大学，AFM：界面工程与颗粒组装协同助力富锂层状正极

锂离子电池（LIBs）因其高能量密度和环境友好性而在电子产品、电动汽车甚至大规模能量存储系统中得到广泛应用。随着对LIBs需求的激增，高能量密度和长循环寿命至关重要。

在此，深圳大学杨金龙、敖伟琴、Yin Yun-Chao等人提出了一种界面工程和颗粒组装结合策略用于实现高度稳定的富锂层状氧化物（LLO）正极材料。研究显示，作者通过使用聚丙烯酸（PAA）和磷酸铵（APP）作为前驱体材料，通过喷雾干燥技术封装LLO纳米颗粒，促使颗粒组装，并在喷雾干燥过程中的热作用下使PAA和APP原位交联形成聚丙烯磷酸酰胺（PPA）涂层，同时在LLO纳米晶体和外涂层之间形成了尖晶石结构的过渡层。

该种复合结构有效抑制了锂富锰正极表面的氧演化和与电解液的副反应，显著增强了正极材料的结构稳定性，使得改性后的LLO@PPA系统展现出卓越的循环稳定性和倍率性能。

图1. 锂富含锰基材料的结构表征

总之，该工作开发了一种结合界面工程和颗粒组装的方法并用于制造具有高度稳定性的单晶富锂层状氧化物（LLO）正极材料。通过原位交联聚丙烯酸和磷酸铵形成聚丙烯磷酸酰胺（PPA）表面涂层，并引入衍生的尖晶石界面层，该种复合结构有效减少了锂富锰正极表面的氧演化和与电解液的副反应，显著提升了正极材料的结构稳定性。

基于此，改性后的LLO@PPA在0.5 C的电流密度下经过500个循环后，展现出84.87%的容量保持率。原位X射线衍射（XRD）揭示了表面复合结构在稳定材料晶体框架、最小化循环过程中体积波动中的关键作用。因此，该工作利用界面工程与颗粒组装的协同策略显著提升了材料的整体性能，为新型富镍正极材料的设计提供了新思路。

图2. 电池性能

A Collaboration of Interfacial Engineering and Particle Assembly Enables Highly Stable Li-Rich Layered Cathodes for Li-ion Batteries,Advanced Functional Materials2024 DOI: 10.1002/adfm.202419603