随着新能源行业的快速发展，固态电池作为下一代储能技术的候选者，吸引了大量研究者的关注。相比传统的锂离子电池，固态电池不仅在安全性上表现优异，还能实现更高的能量密度。然而，固态电池在高电压循环时，界面不稳定性和正极材料的结构退化问题成为制约其性能的关键瓶颈。

在此，密歇根大学Neil P. Dasgupta团队提出了一种新策略。即通过在单晶LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2正极颗粒上应用ALD技术，引入了一层约5纳米的非晶态Nb2O5涂层，以解决锂固态电池在高电压循环（>4.5V）时正极活性材料的化学-机械降解问题。具体来说，与未涂层样本相比，Nb2O5涂层的全电池展示了更高的初始库仑效率（91.6% ± 0.5%对比82.2% ± 0.3%），在2C倍率下的容量提高了10倍，并且在4.7V vs Li/Li+的电压下经过500次循环后容量保持率达到了99.4%。

图1. 带有涂层和未涂层正极的电池的长期循环性能

总之，该工作提出的无定形Nb2O5涂层技术为固态电池领域带来了全新的视角，成功解决了高电压固态电池在循环寿命、初始库仑效率和倍率性能等方面的瓶颈问题。通过精确控制涂层厚度和结构，Nb2O5涂层为电池提供了友谊的界面稳定性和高效的离子传输通道。

因此，该项工作不仅为固态电池的高电压操作提供了理论和技术支撑，也为下一代高性能固态电池的产业化应用奠定了基础。

图2. Nb2O5涂层SC-NMC颗粒在高电压循环后的ALD涂层的结构变化示意图和材料表征

Eliminating chemo-mechanical degradation of lithium solid-state battery cathodes during >4.5 V cycling using amorphous Nb2O5 coatings, Nature Communications 2024 DOI: 10.1038/s41467-024-54331-w