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富鎳層狀氧化物陰極有望獲得超高的能量密度，但由于二次粒子在脫鋰過程中的機械失效而受到困擾。現有的緩解結構退化的方法可以延緩粉碎，但無法調整應力分布和根除裂縫的形成。

在這里，清華深圳國際研究生院Baohua Li，Chenglong Zhao，Lele Peng報道了一種獨特的策略，通過Kirkendall效應來均勻二次粒子中的應力分布，以穩定電化學循環過程中的核心區。

文章要點

1）引入了外來金屬/類金屬氧化物(如Al₂O₃或SiO₂)作為前驅體擇優生長的異質形核晶種。隨后的煅燒處理產生了富摻雜的內部結構，中心為Kirkendall空洞，這是由于外來元素和鎳原子之間的擴散系數不同所致。

2）所得正極材料表現出優異的結構和電化學可逆性，從而使500次循環后的高比能量密度(基于正極)達到660 WH kg^?1，保持率為86%。

這項研究表明，均勻的應力分布是解決富鎳層狀氧化物陰極結構不穩定性的一條有希望的途徑。

參考文獻

Gao, Z., Zhao, C., Zhou, K. et al. Kirkendall effect-induced uniform stress distribution stabilizes nickel-rich layered oxide cathodes. Nat Commun 15, 1503 (2024).

https://doi.org/10.1038/s41467-024-45373-1