铝/锆共掺杂与涂层协同调控准单晶LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2正极材料的4.5V高压界面动力学与晶格稳定性

（编辑推荐）本研究通过创新性Al/Zr共掺杂与梯度煅烧技术，在准单晶高镍正极LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2（NCM90）中同步实现体相掺杂与Li2ZrO3涂层自组装，显著提升4.5V高压下的结构稳定性（抑制H2→H3相变应力）与界面动力学（Li+迁移率提升），最终获得215.6 mAh g?1初始容量及88.56%循环保持率。

　　

Highlight

本研究创新性地采用Al/Zr共修饰策略，通过梯度煅烧工艺同步实现准单晶LiNi_0.90Co_0.05Mn_0.05O₂的体相掺杂与Zr⁴⁺诱导自生Li₂ZrO₃涂层，构建具有多尺度协同效应的新型正极体系。

Specimen preparation (AZ0.3-SC-N90)

采用共沉淀法合成Ni_0.89Co_0.04Mn_0.04Al_0.015Zr_0.015(OH)₂前驱体：将镍/钴/锰/锆盐与偏铝酸钠配成混合溶液（Ni:Co:Mn:Al:Zr=0.89:0.04:0.04:0.015:0.015），在氨水络合作用下通过pH调控实现共沉淀。

Results and discussion

扫描电镜（SEM）显示，经修饰的AZ0.3-SC-N90材料表面出现纳米级突起（源自Li₂ZrO₃涂层），而原始准单晶（Pristine-SC-N90）仅呈现光滑多面体形貌。Al³⁺通过电子结构调控增强晶格氧稳定性，Zr⁴⁺则凭借高电荷密度锚定氧框架，二者协同抑制高压下Ni⁴⁺歧化反应引发的晶格坍塌。

Conclusion

梯度煅烧结合Al/Zr共掺杂与α-Li₂ZrO₃涂层的策略，使材料在4.5V高压下实现晶格稳定性（阳离子混排减少37%）与界面动力学（Li⁺扩散系数提升2倍）的双重突破，为下一代高能量密度电池提供"体相-界面"一体化调控新范式。