现在，锂离子电池（LIB）已被广泛用作各种电子设备、电动汽车（EV）和储能技能的首要电源。跟着对高能量密度和高功率密度 LIB 的需求继续不断的添加，镍基层状氧化物（NLO）因其高可逆容量（∼180-220 mA h g-1）、高速率才能和低成本而被广泛研讨，成为高能量 LIB 的一类首要正极候选资料。NLO 正极在高能量 LIB 中的成功使用从头激发了人们对其钠离子类似物在低成本钠离子电池 (SIB) 中潜在使用的研讨爱好。众所周知，为了充沛的使用锂/镍，并挨近这些 NLO 正极的容量极限，进步其镍含量是可取的。但是，NLO 正极中镍含量的添加会下降结构的完整性，并在循环进程中下降对电解质的电化学稳定性。尽管现已完成了结构稳定性和电化学相间性的增强，但高镍正极的远景依然不明朗，由于露出在环境空气中会发生严峻的化学不稳定性。环境敏感性是与镍基层状氧化物资料在环境空气中的处理和贮存进程相关的固有特性，它与电化学要素相结合，决议了正极的功能。但是，这种环境效应的内涵机制没有得到很好的说明。

  来自中南大学的学者使用原子分辨率成像和光谱学发现，镍基钠氧化物在露出于空气中时，其化学脱碘现象会引发沿晶格 a-b 平面的广泛晶内裂纹的发生和扩展，这与化学脱镍基锂氧化物的细密相间层不同。根据ab initio核算和数值动力学建模，本研讨合理地以为镍基层状氧化物的不同环境敏感性是由锂/镍化学反响-分散诱导的结构演化或损坏决议的。反响分散诱导的应力场与结构改变之间的相关为开发高能量、高稳定性的镍基层状正极资料供给了新的视角。相关作业以题为“Origin of environmentally structural susceptibility of nickel-based layered oxide cathodes”的研讨性文章宣布在Acta Materialia。

  图 5. 不同系数 b 和露出于不同二氧化碳和水含量的环境空气后，外表（a, b）Na 和（e, f）Li 的含量随时刻的改变状况。(c, d) Na 和 (g, h) 在露出于二氧化碳和水不同含量的环境空气中后，在不同系数 b 条件下，外表的浓度梯度随时刻的改变。(i) 露出在空气中的颗粒外表示意图，包含已构成的镍氧化物、氢氧化物和碳酸盐。模型猜测的Na-NLOs 和 Li-NLOs 正极资猜中 (j) Na+和 (k) Li+ 的浓度梯度别离随空气露出时刻和环境空气中二氧化碳和水的含量而改变。

  本研讨展现了Na-NLOs和 Li-NLOs正极资料在露出于湿润空气中时结构和电化学功能的改变，并发现在湿润空气中，Na-NLOs与 H2O 和 CO2 发生反响，其劣化速度远远快于 Li-NLOs。Na-NLOs 结构和电化学功能的严峻退化归因于其在露出于空气中时的快速化学脱碘和应力会集率，这引发了晶格内裂纹沿 a-b 平面的广泛发生和扩展。为减轻 Na-NLOs 正极资料的环境敏感性，未来应选用外表改性技能来阻隔与外部大气的触摸，或选用化学掺杂技能来削减 Na 离子梯度形成的晶格失配或下降弹性模量。（文:SSC）