俄罗斯斯科尔科沃科技学院的研究人员近期发表报告，提出一种通过掺杂高价钽元素来改进锂离子电池正极材料的新方法。相关成果已在《先进功能材料》期刊上发表。

该方法主要针对现代高能量密度电池中使用的富镍层状氧化物正极材料。这类材料在反复充放电过程中易产生裂纹，导致容量衰减。研究团队通过在材料中添加少量(0.5摩尔%)的氧化钽，有效提升了其稳定性。实验结果表明，经此处理的电池材料，其每个充放电循环的容量衰减率可降低近一半。

研究的主要作者、斯科尔科沃科技学院的能源高级研究科学家亚历山德拉·萨维纳解释了其作用机制：“我们发现，这种高价元素不仅仅是掺杂层状氧化物的晶体结构;相反，钽会偏析到初级微晶的表面，并促进层状结构中的阳离子无序化。” 该研究的指导教授阿尔乔姆·阿巴库莫夫进一步指出，量子化学计算证实，钽的偏析能有效抑制镍离子的迁移和晶界移动。

这种方法有助于在材料合成的高温阶段保持其预先设计的浓度梯度结构，从而稳定材料的微观形貌，最终提高电池的循环寿命和热安全性。研究人员表示，此项兼具基础性与实用性的成果，将为其后续在实验生产线上的试生产奠定基础。

更多信息：作者：Aleksandra A. Savina 等人，标题：《Ta 驱动的锂离子电池浓度梯度富镍正极材料中过渡金属互扩散和颗粒粗化抑制》，发表于：《先进功能材料》(2025)。期刊信息：先进功能材料