富鎳三元正極材料，因可逆容量高、成本低等優點，被認為是最理想的下一代高能量密度鋰離子動力鋰電池正極材料之一。不過，界面穩定性差、二次顆粒內部結構衰退等問題，嚴重阻礙了該類正極材料的規模化應用。

近日，長沙理工大學副教授李靈均，與廈門大學張橋保、美國阿貢國家實驗室陸俊、內布拉斯加大學林肯分校、布魯克海文國家實驗室等海內外教授及團隊合作完成了一項工作，通過第一性原理計算為指導，同步合成了鈦摻雜、鑭鎳鋰氧化物包覆的“雙重修飾”富鎳三元正極材料。這種簡單高效的合成方法，將有望大大降低高性能富鎳三元材料的生產門檻。成果日前發表在國際期刊《先進功能材料》上。

團隊從分析鈦和鑭在富鎳三元材料表面的遷移勢壘出發，發現鈦摻入體相而鑭逃離至表面的狀態，為體系能量最低的狀態即穩定狀態。根據理論計算結果，他們合理設計并同步合成了“雙重修飾”的富鎳三元材料。材料展現出了良好的熱穩定性、結構穩定性及優異的電化學性能。在60攝氏度高溫循環150次后，雙重修飾材料的容量保持率，比純相富鎳材料提高了近兩倍。在采用全場透射X射線顯微成像對循環前／后的正極材料進行可視化研究后，團隊證明“雙重修飾”可抑制正極材料二次顆粒內微裂紋的出現與循環過程中微裂紋擴展，循環后富鎳材料二次顆粒間Ni3＋的不均勻分布得到了有效抑制，從而顯著提升了材料二次顆粒的結構穩定性。

這一發現為富鎳三元材料的開發和應用供應了新思路和理論指導，有助于高能量密度鋰離子動力鋰電池的發展。