理解非化学计量比如何促进 LiNiO₂ 中的阳离子混排

尽管 LiNiO₂ 在化学上与 LiCoO₂ 相似，且具有几乎相同的理论容量，但 LiNiO₂ 及相关的无钴富镍正极材料在电化学循环过程中会发生退化，这阻碍了其在锂离子电池中的实际应用。已观测到的 LiNiO₂ 容量衰减归因于通过 Li/Ni 阳离子混排形成的结构缺陷，这些缺陷降低了循环性能并导致容量保持率变差。本文中，我们研究了理想 LiNiO₂ 和非化学计量比 Li₁₋ₓNi₁₊ₓO₂ 中 Li/Ni 混排的动力学与热力学。我们发现，理想 LiNiO₂ 对阳离子混排是稳定的，具有与 LiCoO₂ 相似的特征。Li/Ni 混排是由锂层中额外的 Ni 所促进的，而这在合成过程中无法避免。我们的研究阐明了锂位上额外 Ni 原子在阳离子混排机制中的关键作用，这一见解可为无钴正极材料的开发提供指导。