摘要：富镍层状锂离子电池正极材料的广泛应用受其高生产成本和较低的循环稳定性阻碍。其中，热处理是电极材料制备不可或缺的部分，但尚未被充分利用用于设计先进的正极材料。

富镍层状锂离子电池正极材料的广泛应用受其高生产成本和较低的循环稳定性阻碍。其中，热处理是电极材料制备不可或缺的部分，但尚未被充分利用用于设计先进的正极材料。

在此，弗吉尼亚理工大学林锋团队展示了利用淬火热处理调节锂分布和颗粒表面附近电子结构的能力。研究显示，由此产生的材料与电解质的副反应更少，颗粒表面的电荷分布均匀性得到改善，从而在高电压（4.5 V vs Li/Li+）下具有更稳定的循环性能。

此外，作者使用同步辐射 X 射线分析揭示了正电极材料颗粒的表面结构与主体电荷分布之间的潜在相互作用。虽然通过成分控制、表面改性和电解质工程来稳定正电极材料的策略已经非常成熟，但热处理对进一步改进正电极材料的制造仍有优势。

图1. NMC-Q和NMC-S正极在Li金属电池中的电化学性能

总之，该工作采用非平衡淬火策略改善了NMC材料的电池性能。结果显示，NMC-Q在100 mA/g和200 mA/g时的初始放电比容量分别为195 mAh/g和181 mAh/g。在200 mA/g的条件下，经过300次循环后，NMC-Q的容量保持率可达90%，高于NMC-S的72%。

此外，作者还揭示了正极表面结构与电荷分布之间的相互作用。即均匀的电荷分布可以消除材料局部高应力，从而提高材料机械稳定性和氧化还原活性Ni的利用率。因此，该工作为促进NMC材料的实际应用提供了新的思路。

图2. 循环后NMC-S 和 NMC-Q的结构演变

Thermal processing to modulate surface chemistry and bulk charge distribution in nickel-rich layered lithium positive electrodes, Nature Communications 2025 DOI:1 0.1038/s41467-025-56075-7

林锋 教授于2016年加入美国弗吉尼亚理工大学。其课题组致力于无机非金属材料的表面及界面电化学研究。近年来，在材料设计和性能开发的基础上，课题组密切结合同步辐射光谱学及成像技术深入开展了多维材料的电化学表征。相关成果已发表在Nature Energy, Nature Catalysis, Nature Commun., Chem. Rev., JACS, Adv. Mater., Energy Environ. Sci., Matter等国际知名期刊上。

来源：朱老师讲VASP