उच्च-ऊष्मा निकेल-समृद्ध कोबाल्ट-मुक्त लेयर्ड कैथोड सामग्री ने लिथियम-आयन बैटरी में उच्च ऊर्जा घनत्व के लिए ध्यान आकर्षित किया है, जो उनके प्रभावशाली पुनरावृत्ति क्षमता और बढ़ी हुई संरचनात्मक स्थिरता के कारण है। हालाँकि, उनके थर्मोडायनामिक स्थिरता पर साइकिलिंग के दौरान गतिशील असमानता के कारण चुनौतियाँ आती हैं, जिससे तनाव असंगति और ग्रेन बाउंड्री पर विफलता होती है। इससे निपटने के लिए, हम एक ग्रेन बाउंड्री इंजीनियरिंग रणनीति प्रस्तावित करते हैं जो उच्च यांत्रिक ताकत और आयनिक चालकता दोनों के साथ एक सुदृढीकरण चरण को प्रस्तुत करता है। यह चरण मजबूत रासायनिक बंधन बनाकर, तनाव को बफर करके और त्वरित लिथियम-आयन परिवहन को सुविधाजनक बनाकर ग्रेन बाउंड्री को सुदृढ़ करता है। परिणामस्वरूप, हमारे संशोधित कैथोड ने 400 चक्रों में क्षमता संरक्षण में उल्लेखनीय 1.75 गुना वृद्धि दिखाई, और 14.17 Ah क्षमता और 361.40 Wh kg-1 ऊर्जा घनत्व वाले एक पाउच सेल ने 200 से अधिक चक्रों के लिए स्थिर साइकिलिंग दिखाई। ये निष्कर्ष उच्च-ऊष्मा सामग्रियों में ग्रेन बाउंड्री इंजीनियरिंग की संभावनाओं को उजागर करते हैं, जो उच्च-ऊर्जा-घनत्व बैटरी के लिए अगली पीढ़ी के कैथोड का विकास करती हैं।
सन एट अल। (गुरुवार,) ने इस प्रश्न का अध्ययन किया।