无电镀工程触发屏蔽效应构建高稳定镍基富锂正极材料助力高能量密度锂离子电池

　　为解决镍基富锂正极材料（NCM）在循环过程中因表面腐蚀、Li+ /Ni2+ 混排及机械应力导致的性能衰减问题，研究人员通过无电镀（electroless plating）技术在NCM表面原位生长LiNiO2 （LNO）均匀涂层，形成“屏蔽效应”。该涂层显著抑制电解液侵蚀，提升Li+ 传输效率，使材料在200次循环后容量保持率达83.7%，5C倍率下放电容量达150 mAh g?1 。这一界面工程策略为高能量密度锂离子电池正极设计提供了新思路。

　　

锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命，已成为便携式电子设备和电动汽车的主流能源选择。然而，镍基富锂正极材料（LiNi_1-x-y
Co_x
Mn_y
O₂
, NCM）在实际应用中面临严峻挑战：表面副反应导致电解液腐蚀、Ni²⁺
与Li⁺
的离子半径相近引发混排（cation mixing），以及充放电过程中的机械应力积累。这些问题严重限制了NCM材料的循环稳定性和高倍率性能。传统表面包覆技术如固相机械混合难以实现均匀覆盖，而掺杂策略又依赖昂贵金属且效果有限。

为突破这一瓶颈，哈尔滨工业大学（威海）的研究团队在《Journal of Colloid and Interface Science》发表了一项创新研究。他们首次采用无电镀技术（electroless plating）在NCM表面原位构建LiNiO₂
（LNO）均匀涂层，通过液相磁力搅拌实现涂层材料的原位生长，避免了异质界面接触的不良反应。结合COMSOL有限元模拟，团队系统分析了LNO涂层的“屏蔽效应”机制：其不仅阻隔电解液中的HF腐蚀，还通过Ni³⁺
稳定界面结构，减少Li⁺
/Ni²⁺
混排，同时拓宽Li⁺
传输通道并缓解机械应力。实验结果表明，LNO@NCM在1C倍率下200次循环后容量保持率提升至83.7%，5C高倍率下仍能维持150 mAh g^?1
的放电容量。

关键技术方法
研究通过无电镀技术将NiSO₄
·6H₂
O等前驱体在NCM表面还原沉积，经热处理形成LNO涂层；采用COMSOL模拟分析涂层对Li⁺
扩散路径和应力分布的影响；通过X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）表征涂层均匀性；电化学测试评估倍率性能和循环稳定性。

研究结果

1. 材料设计与合成：无电镀工艺实现了LNO在NCM表面的纳米级均匀包覆，涂层厚度可控且与基底紧密结合。
2. 屏蔽效应机制：COMSOL模拟显示LNO涂层将界面应力降低47%，Li⁺
   扩散系数提升2.3倍。
3. 电化学性能：LNO@NCM在高压（4.3 V）下的产气量减少68%，5C放电容量较未涂层样品提高41%。

结论与意义
该研究开创性地将无电镀技术应用于锂电正极界面工程，提出的“屏蔽效应”概念为高镍正极材料的设计提供了新范式。LNO涂层通过多重协同机制（物理阻隔、化学稳定、力学缓冲）显著提升了NCM的循环寿命和倍率性能，且工艺无需昂贵设备或复杂操作，具备工业化推广潜力。这项工作不仅解决了高能量密度电池正极材料的关键技术难题，也为其他电极材料的界面优化提供了普适性策略。