近日，昆明理工大学材料科学与工程学院熊仕昭与国防科技大学在新能源电池材料方向上开展了多领域合作并取得系列成果。针对NCM811三元正极材料在长期循环过程中表面结构和性能失稳问题，提出了一种高离子/电子导电软凝胶涂层包覆NCM811颗粒的策略，由此提升材料中的传输动力学、促进反应动力学并改善正极材料表界面结构稳定性（图1）。相关工作以《Design of dual-conducting interface in composite cathode by semi-cyclized polyacrylonitrile soft coating for practical solid-state lithium-metal batteries》为题发表于国际材料领域知名期刊《Energy Storage Materials》上（熊仕昭为第一通讯作者）。全文链接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2024.103976

图1. 导电软凝胶涂层包覆NCM811流程图和改性机理模型。

此外，合作团队还在固态电池、锂金属电池、高容量正极材料等领域取得重要进展：

（1）提出了一种具有良好机械性能和离子/电子导通性能的包覆层材料，可以加速正极活性材料表界面锂离子和电子扩散、增强正极材料结构稳定性并改善反应动力学，相关工作以《In Situ Partial-Cyclized Polymerized Acrylonitrile-Coated NCM811 Cathode for High-Temperature ≥ 100 °C Stable Solid-State Lithium Metal Batteries》为题发表于国际材料期刊《Nano-Micro Letters》。

（2）同时，提出了一种表面喷涂成膜牺牲剂与锂金属自发反应成膜的工艺，由此在锂金属表面形成弹性良好的有机相上层和机械强度及离子导电率良好的无机相下层复合的SEI，从而助力高性能、安全可靠的锂金属负极。相关研究成果以《A surface chemistry-regulated gradient multi-component solid electrolyte interphase for a 460 W h kg−1 lithium metal pouch cell》为题发表于国际能源材料领域顶级期刊《Energy & Environmental Science》。

（3）基于无钴尖晶石LiNi0.5Mn1.5O4（LNMO）正极的高压锂金属电池体系具有极高的能量密度，但实用中受制于正极锰析出、电解液分解、负极锂枝晶生长三大问题。由此提出利用二茂铁六氟磷酸盐作为电解质添加剂，可以在正极和负极表面都形成连续、均匀、致密的高性能固态电解质膜，从而拓宽电解液的电压窗口，稳定正极结构并改善锂金属负极的枝晶问题。相关研究成果以《Dynamic doping and interphase stabilization for cobalt-free and high-voltage Lithium metal batteries》为题发表于国际顶级期刊《Nature Communications》。