高镍层状氧化物为下一代电池提供高能量密度的正极，然而由于不稳定的表面反应性和相变，特别是在高倍率高电压条件下，诸如容量衰减和电压衰减等关键问题阻碍了其商业化。

在此，中国科学技术大学余彦，南京航空航天大学申来法等人提出了一种氟化策略，即同时将F原子引入氧层并形成F聚集界面。F取代O稳定了层状离子框架，因为F离子可以通过强TM-F键相互作用锚定内部过渡金属离子，缓解了循环过程中各向异性晶格应变的积累和释放，促进了Li+的动力学扩散。

同时，氟化界面诱导形成薄而稳定的CEI，改善了氧空位形成、HF攻击和金属溶解等不利问题。由此产生的氟化正极在2.7-4.5 V电压范围内，在10 C下可提供192.9 mAh g−1的高可逆容量。

图1. NCM和NCMF结构表征

总之，该工作所提出的氟化改性涉及F聚集界面和F插层体相的形成，可有效提高结构和界面稳定性。基于此，与NCM（129.2 mAh g−1和158.9 mAh g−1）相比，NCMF在2.7-4.3 V和2.7-4.5 V电压范围内提供了更高的可逆容量，分别为178.1 mAh g−1和192.9 mAh g−1。在2.7 ~ 4.5 V条件下，在10 C下循环100次后，NCMF的容量保持在156.2 mAh g−1。

研究表明，表面F取代的强极性有利于形成薄而稳定的CEI层，同时在体相中，F通过极强的TM-F键相互作用锚定过渡金属离子，从而促进Li+的扩散动力学。此外，该改性还改善了H2/H3两相共存、各向异性晶格应变积累和释放、氧空位生成和HF侵蚀等不利问题，这些问题严重恶化了层状结构，导致容量衰退。因此，该工作为氟化处理如何影响正极性能提供了见解，并为制备适合高压、高倍率LIBs的正极材料开辟了道路。

图2. NCMF电极的电池性能

Fluorination from Surface to Bulk Stabilizing High Nickel Cathode Materials with Outstanding Electrochemical Performance， Angewandte Chemie International Edition 2024 DOI: 10.1002/anie.202420413