近日，能源动力与机械工程学院田华军教授团队，在无钴高镍层状正极研究领域取得重要突破。研究团队通过元素筛选和成分微调实现了高Ni正极高放电比容量和长循环稳定性。相关研究成果“High Entropy Fine-Tuning Achieves Fast Li+ Kinetics in High-Performance Co-Free High-Ni Layered Cathodes”于1月27日发表在国际权威学术期刊《先进材料》(Advanced Materials)，华北电力大学为该成果唯一完成单位。

高性能锂离子电池及储能系统在可再生能源存储领域提供了可靠的技术解决方案。特别是锂离子电池高镍层状正极材料（Ni≥90%），因其超过200 毫安时/克的高比容量特性，受到学术界与工业界的广泛关注。钴掺杂高镍正极是一种常用的改性技术，通过稳定正极材料晶体结构、改善电池循环性能来提高高镍正极材料的稳定性。然而，钴的稀缺性以及高成本限制了其在高镍正极中的大规模应用。因此，开发新型高能量密度低钴（无钴）高镍层状正极材料对于下一代先进锂离子电池的大规范应用具有重要意义。

研究团队提出了一种高熵掺杂与成分微调协同的无钴改性策略，成功制备了球形LiNi0.9Mn0.03Mg0.02Ta0.02Mo0.02Na0.01O2（HE-Ni90-1.557）正极材料。通过优优化制备工艺成功获得了高振实密度的高性能球形无钴高Ni正极材料。研究表明，成分微调优化了各元素的协同关系，缓解了无钴高镍正极中的结构衰减。得益于“熵稳定”效应的提升，基于HE-Ni90-1.557正极的锂电池表现出优异的电化学性能。全电池在3C倍率下循环1500圈后容量保持率达83.1%，显示了较高的应用前景。

田华军教授团队依托国家储能技术产教融合创新平台聚焦智能电网与局域储能用储能系统的电池材料与电池电芯本质安全的痛点和难点，开展了系列本质安全储能电池科学研究与技术攻关工作，代表性工作包括：（1）创新性地解决了水系锌电池枝晶生长、析氢和固/液界面腐蚀；锂离子电池无钴高镍正极材料界面稳定性等科学问题。（Nature Communications, 2022；Advanced Materials, 2025）；（2）总结了基于卤素电池电化学的发展历史、卤素固体电解质的研究进展与面临的问题和挑战。（Nature Reviews Chemistry, 2023）；（3）在宽温域钠离子电池技术与电解质方面取得了突破，探索和总结了宽温域钠离子电池技术与电解质设计准则。（Chemical Reviews, 2024）。近年来，田华军教授团队依托国家储能技术产教融合创新平台, 在国际顶级期刊Nature Reviews Chemistry, Chemical Reviews, Advanced Materials, Nature Communications, Nano Letters等发表系列高水平学术成果。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202417353

初审：王敏

复审：田华军

审核：张永生