富镍层状正极微裂纹产生机制及其应对策略

富镍层状正极由于高的放电比容量和能量密度是目前最有前景的锂离子电池正极材料之一，基本满足消费者对电动车续航里程的要求。然而随着镍比例的增加，微裂纹的产生与扩展引发电解液浸入，加速了材料结构退化和界面反应，成为富镍层状正极材料粉化和寿命快速衰减的关键原因。本文总结并探讨了微裂纹的产生机制，并对近期报道的有关抑制微裂纹的应对策略进行了综述。H2-H3相变引起的晶格参数的各向异性变化和不均匀的锂脱嵌产生的晶格结构缺陷是微裂纹形成的根本原因。微裂纹有晶间裂纹和晶内裂纹两种形式。裂纹一旦形成并扩展到表面，电解液会浸入颗粒内部并与新鲜界面发生反应，导致过渡金属溶解和结构退化。形成裂纹-反应-裂纹的恶性循环。通过抑制体积的各向异性应变程度、缓解内部应力集中和提高颗粒的机械强度等策略能够有效抑制微裂纹的产生和扩展。