下一代電池的陰極被壓制用于更高的電壓操作（≥4.5 V），以實現(xiàn)高容量、長循環(huán)性和耐熱性。由于高壓下的結(jié)構(gòu)和電化學應變，目前的陰極無法滿足這些要求，導致容量快速衰減。近日，來自阿貢國家實驗室的Khalil Amine和Tongchao Liu等人開發(fā)了一種具有從有序到無序框架的相干結(jié)構(gòu)的陰極，具有濃度梯度和可控的鎳氧化活性，可以克服現(xiàn)有陰極施加的電壓上限。
文章要點：
1) 該研究開發(fā)的這種設計能夠在4.5V下同時進行高容量和高壓操作，而不會出現(xiàn)容量衰減，最高可達4.7V，容量衰減可以忽略不計，且多尺度衍射和成像技術(shù)表明，無序表面在電化學和結(jié)構(gòu)上是不可破壞的，可以防止表面寄生反應和相變；
2) 此外，該研究還發(fā)現(xiàn)，從有序到無序的結(jié)構(gòu)連貫性限制了晶格參數(shù)的變化，減輕了晶格應變，增強了形態(tài)完整性，并且雙梯度設計還顯著提高了熱穩(wěn)定性，推動了高性能陰極材料的進步。
參考資料：
Liu, T., Yu, L., Liu, J. et al. Ultrastable cathodes enabled by compositional and structural dual-gradient design. Nat Energy (2024).
10.1038/s41560-024-01605-8
https://doi.org/10.1038/s41560-024-01605-8
