EnSM: 改善层状正极倍率和产气新思路——LATP纳米颗粒于LiPF6电解液中修复并强化离子通道
2026/07/13
近日，中科院大连化学物理研究所侯广进研究员、中国石化（大连）石油化工研究院有限公司杨雁资深工程师、深圳大学黄晓副研究员和浙江师范大学赵侦超教授合作，在国际知名期刊Energy Storage Materials上发表题为“Enhancing Li-ion Diffusivity of Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 through Liquid-Electrolytes-Induced Secondary Crystallization”的文章。该文章提出了一种使用氧化物固体电解质Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP)作为正极添加剂来降低界面电阻的新方法。证明了在液态电解质的促进下，纳米级LATP粉末二次结晶为块状微米级颗粒，显著降低了晶界电阻。同时将纳米级LATP作为NCM阴极材料的添加剂，提高了其对锂半电池的倍率性能，这为相关电池厂商为提高正极材料的倍率性能提供很好的引导。
该文章提出了介绍了一种通过液态电解质（LEs）诱导Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP)的二次结晶来降低中晶界电阻的新方法。通过将纳米级LATP粉末浸入LiPF6/碳酸酯类电解液中，在大气环境条件下，几分钟内就会快速聚集并重结晶成块状微米级颗粒。这种二次结晶过程改变了LATP体相中的锂分布，大大降低了晶界电阻并提高了锂离子扩散速率。因此，使用LiPF6电解质组装的LATP改性商用LiNi0.89Co0.07Mn0.04O2阴极在4C下可提供105.4 mAh g−1的出色放电容量，明显优异于裸电极的44.7 mAh g−1。重结晶的LATP增强了正极材料内Li+离子的传输性能和路径，尤其是在高电流密度下。多核和多维固体核磁共振（NMR）分析表明，LiPF6电解质水解释放出的活性HF中F−离子充当矿化剂，促进LATP晶粒的快速聚集和二次生长。研究人员的结果强调了使用LEs进行二次结晶的有效性，这是一种有前途的策略，可以消除晶界电阻并促进SEs中的快速锂离子传导，从而提高LIB性能。基于此机理，LATP应用于正极，仅需正极匀浆时添加，不改变锂电池产线工艺。注液后，晶格破损的LATP纳米颗粒吸附电池中因少量水分反应产生的HF，减少电池中HF的含量的同时，修复LATP与正极颗粒界面处的离子通道。因此，改善了电池产气和倍率性能。
同样的，LATP纳米颗粒应用于隔膜涂覆，仅需改变隔膜工段，不影响锂电池产线工艺。LATP可以大幅度改善隔膜与电解液之间的浸润性，并吸收电池中的HF，改善电池产气。
本研究揭示了LATP和LE之间的反应机理，为LATP型固体电解质在合成、隔膜和复合材料中的应用提供了有价值的引导。
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