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Ni-reiche Schichtoxide mit der chemischen Formel LiNixCoyMnzO2 oder LiNixCoyAlzO2 (x + y + z = 1, x ≥ 0.6) werden als vielversprechende Kathodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) angesehen, aufgrund ihrer hohen spezifischen Kapazität (≥180 mAh g–1) und akzeptablen Herstellungskosten. Allerdings beschränken die mit hohem Ni-Gehalt verbundenen Probleme schwerwiegend ihre großflächigen Anwendungen. In diesem Bericht fassen wir die neuesten Fortschritte bei Ni-reichen Schichtoxid-Partikelmaterialien für LIBs zusammen. Wir beginnen mit der Einführung in die Struktur, den Redoxmechanismus und die Probleme von Ni-reichen Schichtoxiden, hauptsächlich einschließlich rückgebliebener Lithiumverbindungen, Gasentwicklung, Bildung von Steinsalzphasen, Mikrorissen in Partikeln, Lösung von Übergangsmetallionen und thermischem Durchgehen. Anschließend werden vier Strategien (Partikelengineering, Oberflächenbeschichtung, Dotierung, Konzentrationsgradienten-Design) zur Lösung der Probleme von Ni-reichen Schichtoxiden systematisch mit dem Schwerpunkt auf Struktur-Leistungs-Beziehungen diskutiert. Um eine zufriedenstellende Gesamtleistung zu erreichen und die großflächige Anwendung von Ni-reichen Schichtoxiden zu beschleunigen, ist in zukünftigen Arbeiten die Kombination von zwei oder mehr Strategien (Partikelengineering und Oberflächen-/Volumenstabilisierungstechniken) mit synergistischen Effekten erforderlich. Dieser Bericht würde die weitere Forschung und Anwendung von Hochleistungs-Ni-reichen Schichtoxid-Partikelmaterialien für LIBs fördern.
Lü et al. (Sat,) haben diese Frage untersucht.