近日，物理科學學院磁電化學團隊在鋰離子電池正極材料研究領域取得重要進展。相關研究成果以“Holistic Inside-Out Reconfiguration of Ni-Rich Cathodes via a Thermally Self-Driven Strategy for Exceptional Chemomechanical Stability”為題在國際權威期刊Advanced Materials發表。學院碩士研究生于海霞（山東大學博士錄取）、博士研究生徐淑成、碩士研究生宋鴻淵為論文共同第一作者，陳桂煥老師、李強教授為論文通訊作者，青島大學為第一通訊單位。
高鎳層狀氧化物是下一代高比能鋰電池的關鍵正極材料，然而，其在高壓工況下長期受困于“力學開裂”與“界面副反應”相互耦合、互為加劇的退化機制，導致電池性能快速衰減。此前，國際主流改性策略多聚焦于材料表面或內部單一尺度的獨立優化，難以從根源上破解這一耦合失效難題。
針對上述挑戰，該團隊創新性地利用硝酸釹獨特的熔融浸潤與可控分解動力學，通過一步熱處理，在單個顆粒內部同步實現了從中心空隙、體相晶格到表面包覆層的跨尺度協同重構。研究思路實現了從“被動緩解”向“主動應變工程”的轉變：內部構筑的應力緩沖空腔有效調控應力場分布，抑制裂紋萌生；體相中生成的鈣鈦礦共生相發揮釘扎效應，穩定晶格結構；而表面形成的鈣鈦礦保護層則顯著提升界面化學穩定性。
實驗結果表明，重構后的正極材料在4.5V高壓下經200次循環后，容量保持率高達95.7%；即使在4.6V、45℃的極端工況下，仍表現出優異的耐受能力，成功打破了高能量密度與長循環壽命之間的固有矛盾，為長壽命、高安全鋰電池正極材料的設計開辟了新路徑。
近年來，磁電化學儲能創新團隊面向國家“雙碳”戰略需求，聚焦能源科學前沿與企業關鍵技術瓶頸，充分發揮物理學學科優勢，在基礎研究與應用轉化方面取得了一系列標志性成果。該工作得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金等項目的資助，由磁電化學團隊聯合中國科學院物理研究所、中國科學技術大學理化實驗中心等單位共同完成。
來源：青島大學物理科學學院
