摘要富ni层状氧化物(NRLOs)和富li层状氧化物(LRLOs)因其高能量密度、低成本和环境友好而被认为是极具发展前景的新一代锂离子电池正极材料。然而,这两种层状氧化物存在着类似的容量衰减问题,以及不同的障碍,如NRLOs的热失控和LRLOs的电压衰减。了解它们在多个尺度上的挑战和策略的异同,对高级lib的阴极发展起着至关重要的作用。本文从电子/离子、晶体、粒子、电极和细胞的多尺度视角,对NRLOs和LRLOs的研究进展进行了全面综述。对于nrlo,详细讨论了结构混乱、裂纹、界面退化和热失控等问题。超交换相互作用和磁挫折被认为是结构紊乱的原因,而由普遍结构崩溃引起的应变会导致裂缝等问题。对于LRLOs,我们概述了高容量的起源和局部晶体结构,电压滞后/衰减的根源,这归因于过渡金属离子还原价,相变,应变和微观结构退化。然后我们讨论了NRLO阴极全电池的失效机理和LRLOs的商业挑战。此外,从离子掺杂、微结构设计、粒子修饰、电极/电解质界面工程等不同尺度,总结了提高NRLOs和LRLOs性能的策略。掺杂剂如Na, Mg和Zr,精细的梯度浓度设计,涂层如尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4或Li3PO4和新的电解质配方是非常理想的。 Developing single crystals for NRLOs and new crystallographic structure or heterostructure for LRLOs are also emphasized. Finally, remaining challenges and perspectives are outlined for the development of NRLOs and LRLOs. This review offers fundamental understanding and future perspectives towards high-performance cathodes for next-generation LIBs.

锂离子电池高能层状氧化物正极材料的最新突破与展望
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DOI:10.1016 / J.Mattod.2020.10.028