第一層面,晶胞結構,即組成晶體的基本單元晶胞結構,主要通過摻雜而實現調控,達到優化材料的能級結構/離子傳輸通道的目的,從而提升材料電子電導率/離子電導率或者結構穩定性,進而提升材料的倍率性能和循環性能等。
第二層面,一次顆粒的晶體形貌。通過控制合成條件改變晶體的優勢生長方向、晶粒大小、晶粒堆積方式。這一層面的優化可以優化電化學活性/惰性界面的面積、應力釋放路徑、鋰離子擴散路徑,從而提升電池的倍率性能、循環穩定性和能量密度等。
第三層面,二次顆粒結構。二次顆粒是一次顆粒相互融合堆積形成的顆粒。可以通過合成條件改變一次顆粒的堆積密度、二次顆粒的形貌、二次顆粒的大小及分布。這一層面的優化可以獲得最佳的材料加工性能、極片壓實密度,顆粒力學強度,從而提升電池的能量密度等。
第四層面,材料的表面化學。主要指表面包覆和表面元素濃度的梯度化。材料表面化學的優化可以大幅度提升材料的性能。
在實踐中,上述四個層面相互關聯、互相影響。例如,很好的形貌控制非常有利于表面化學的改進。