摘要：下一代电池的阴极被压制用于更高的电压操作（≥4.5 V），以实现高容量、长循环性和耐热性。由于高压下的结构和电化学应变，目前的阴极无法满足这些要求，导致容量快速衰减。

下一代电池的阴极被压制用于更高的电压操作（≥4.5 V），以实现高容量、长循环性和耐热性。由于高压下的结构和电化学应变，目前的阴极无法满足这些要求，导致容量快速衰减。

近日，美国阿贡国家实验室Khalil Amine教授和Tongchao Liu研究员等提出了一种具有从有序到无序框架的相干结构的阴极，具有浓度梯度和可控的镍氧化活性，可以克服现有阴极施加的电压上限。这种设计能够在4.5V下同时进行高容量和高压操作，而不会出现容量衰减，最高可达4.7V，容量衰减可以忽略不计。多尺度衍射和成像技术表明，无序表面在电化学和结构上是不可破坏的，可以防止表面寄生反应和相变。从有序到无序的结构连贯性限制了晶格参数的变化，减轻了晶格应变，增强了形态完整性。双梯度设计还显著提高了热稳定性，推动了高性能阴极材料的进步。相关成果以题为“Ultrastable cathodes enabled by compositional and structural dual-gradient design”发表nature energy。

论文链接：

图1. SCDG的初始结构和形貌

图2. SCDG晶体结构以及镍元素价态分析

图3. SCDG、FCG和NMC正极的电化学性能测试

图4. SCDG和NMC正极的价态变化和结构演化

来源：长河的一条鱼