三元层状正极材料具有高比容量、过渡金属组成可调及适于规模化固相制备等优势，是高能量密度锂离子电池的重要候选材料。提升充电截止电压可进一步释放其容量潜力，但深度脱锂也会加剧晶格氧失稳、过渡金属迁移、表面重构和界面副反应。体相掺杂、表面包覆以及电解液/界面工程可分别从晶格和界面层面改善材料的高压稳定性，而烧结阶段形成的初始结构及其均一性同样会影响后续相变与循环行为。因此，在晶格和界面调控的同时，如何通过调控烧结过程获得均一的初始结构，是材料合成中亟待解决的关键问题。
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潘锋教授团队利用原位同步辐射表征技术揭示了高镍NMC烧结过程中阳离子有序化与基本结构单元重构的耦合关系（J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 12484-12492），系统阐明了Co在NMC622及相关镍基正极中的结构作用机制（Nat. Energy 2021, 6, 277-286），并提出通过人工富质子壳层原位转化为LiF/Li3PO4致密无机层的界面调控策略（Adv. Mater. 2024, 36, 2408875）。在此基础上，团队进一步聚焦材料形成阶段，通过热行为分析、原位升温XRD和淬火表征，建立了涵盖反应窗口调控、相演化及最终结构的完整证据链。
近日，潘锋团队提出一种基于前驱体功能化的解耦合成路径（Decoupled Synthesis Pathway, DSP）。团队以Ni0.6Co0.1Mn0.3(OH)2为模型前驱体，通过液相共沉淀在其表面构筑La/Nb草酸盐功能层。该功能层在约200 ℃发生低温分解，改变了前驱体与Li2CO3的接触及反应状态，并将与Li2CO3相关的热反应推迟至450 ℃以上，使前驱体脱羟基、岩盐中间相形成及后续层状相转变在更宽温区内依次进行。原位升温XRD和淬火表征显示，传统耦合合成路径（Coupled Synthesis Pathway, CSP）中岩盐中间相仅在约300～400 ℃的较窄温区存在，而DSP将其稳定区间拓展至约300～500 ℃，有利于获得更均一的中间相并抑制局部提前锂化。
上述合成路径调控带来了材料结构与电化学行为的改善。烧结后，NCM-LN形成表面LaNiO3钙钛矿异质结构和Nb掺杂的层状体相，局域岩盐相与尖晶石相缺陷受到抑制。高电压测试表明，NCM-LN的锂离子脱嵌与相演化更加均匀，极化降低，氧框架稳定性提高。在2.7～4.45 V的NCM-LN‖石墨全电池中，材料在1 C倍率下循环2000圈后容量保持率为80.1%。上述结果表明，合成阶段的反应窗口调控可进一步提升最终材料的结构均一性和高电压长循环稳定性。
相关研究成果以“Decoupled Synthesis Pathway via Precursor Functionalization Stabilizes High-Voltage Nickel-Based Cathodes”为题，发表于国际权威学术期刊《先进材料》（Advanced Materials，DOI: 10.1002/adma.74909）。
图1. 前驱体功能化构筑DSP并调控镍基正极烧结反应窗口的示意图
图2. NCM-P和NCM-LN烧结过程中的原位升温XRD相演化
该工作在台湾av影片
潘锋教授、任恒宇博士和赵庆贺副研究员（现福建师范大学副教授）的共同指导下完成，台湾av影片硕士生徐春雨、博士后任恒宇为共同第一作者。该工作得到了中国博士后科学基金、电动汽车动力电池与材料国际联合研究中心、广东省新能源材料设计与计算重点实验室以及深圳市新能源材料基因组制备和检测重点实验室等项目的支持。
论文链接：//doi.org/10.1002/adma.74909
