ESM：锂离子电池正极材料表面包覆综述
电动汽车长续航与快速充电需求高性能锂离子电池支撑。正极材料是电池核心组件，循环过程中易破裂与电解质反应，影响电池性能。表面包覆技术能减小应力、提高润湿性、降低界面电荷转移阻力、减少副反应，优化正极材料性能。但包覆材料和方法的物理化学性质对电化学性能影响及包覆过程演变规律还需深入理解，最佳包覆材料与方法仍需系统归纳总结。
美国橡树岭国家实验室的Ilias Belharouaka等人，发表综述文章，总结正极包覆的化学、物理特性与选择标准。讨论包覆厚度概念与实现均匀包覆方法，总结正极表面包覆最新进展、有效性和必要性。指出包覆类型、厚度与锂离子扩散之间的结构性质相关性。文章以“Valuation of Surface Coatings in High-Energy Density Lithium-ion Battery Cathode Materials”为题发表在《Energy Storage Materials》杂志。
一、正极表面包覆要求包括：薄而均匀，具有离子和电子导电性，高机械性能，稳定充放电循环后性能。均匀薄包覆能保护正极免受电解质侵袭，抑制副反应，提高界面动力学，改善电池性能。
二、表面包覆作用包括：物理屏障，抑制副反应；清除HF，防止电解质化学侵蚀，减轻过渡金属溶解；提升电子和离子导电；表面化学改性，促进界面离子电荷转移；稳定结构，减轻相变应力。
三、包覆结构/形态包括：均匀且薄的包覆，厚包覆，岛状/粗糙包覆层。均匀薄包覆保护正极，厚包覆提供物理屏障，岛状/粗糙包覆层难以获得均匀。
四、包覆工艺/策略包括：湿法工艺（溶胶凝胶、水热/溶剂热），干涂工艺，气相化学过程（CVD、ALD）。CVD和ALD工艺可生产出低孔隙率、均匀且薄的包覆层。
五、包覆材料类型包括：金属氧化物、磷酸盐、电极材料作为包覆、固体电解质和其他离子导体作为包覆、导电聚合物、表面掺杂。金属氧化物包覆可作为物理屏障，但锂离子传导性差。磷酸盐包覆改善离子传输性能。电极材料包覆提供物理阻挡层，抑制副反应，改善电荷转移。固体电解质包覆提供物理屏障，抑制副反应。导电聚合物包覆改善正极/电解质界面电荷转移。表面掺杂提高材料结构和热稳定性。
六、结构-特性相关性：包覆厚度与锂离子扩散之间的结构特性相关性是衡量折衷标准的有效方法。大多数氧化物和氟化物的锂离子扩散率极低，较厚包覆导致扩散时间更长，包覆厚度应小于10nm以获得更好的电化学性能。
七、全固态电池正极材料包覆在全固态电池中正极包覆的必要性和作用，全固态电池高安全性是电池研发重点。包覆层需要电绝缘和离子导电，抑制或适应正极材料的体积变化，保持颗粒间的接触，降低界面电阻。
综上所述，正极表面包覆在提高锂离子电池性能方面发挥关键作用。选择合适的包覆材料、工艺与包覆厚度，平衡改善性能与商业化应用的折衷，对于实现高性能锂离子电池至关重要。全固态电池中正极包覆层设计需要综合考虑物理屏障、防止相互扩散、低电子电导率、高离子电导率、良好机械性能与界面电阻。
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