由于近年來對鋰離子電池需求的不斷上漲，針對低價高容量的鋰離子電池正極材料的研究受到了廣泛的關(guān)注。富鋰錳基正極由于其極其低廉的價格與在高電壓下極高的容量成為最有潛力的下一代鋰離子電池正極材料之一。然而在燒結(jié)過程以及保存中，富鋰錳基正極的表面通常會產(chǎn)生雜相， 比如碳酸鋰，這會影響富鋰錳基正極的容量以及鋰離子遷移。因此，對富鋰錳基正極的表面改性是十分必要的。
近期，伍斯特理工學(xué)院王巖課題組通過酸化與表面包覆相結(jié)合的方法對富鋰錳基正極材料進行了表面改性，使其倍率性能和循環(huán)性能得到了顯著提升。首先，低濃度的甲酸被用于去除富鋰錳基正極表面的雜質(zhì)，從而暴露出更多的活性表面。之后，尖晶石Li4Mn5O12被用于包覆這些活性表面來抑制過渡金屬離子和氧離子的遷移所導(dǎo)致的相變（從層狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榧饩Y(jié)構(gòu)）以及正極與電解液在高壓條件下的副反應(yīng)，從而提升富鋰錳基正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。經(jīng)過表面改性后，富鋰錳基正極在3C 的容量保持率提升了47%，同時在0.5C循環(huán)150次后, 其能量密度仍高達523Wh kg-1并且容量保持率為89%。在對循環(huán)后的正極材料研究時可以發(fā)現(xiàn)包覆后的正極材料有更少的裂縫，這也印證了包覆對正極材料與電解液間副反應(yīng)的抑制作用。同時，退火溫度對包覆后樣品的形貌和成分也有著顯著的影響。當(dāng)退火溫度過高時，包覆材料中的鋰離子和過渡金屬離子會從表面擴散到內(nèi)部的富鋰錳基材料中，從而導(dǎo)致包覆失效?？傊疚慕榻B了一種便捷有效的表面改性方法， 這種方法不僅可以應(yīng)用于富鋰錳基正極材料，還可以應(yīng)用于其他正極材料上。 論文信息： Upgrading the Performance and Stability of Lithium, Manganese-Rich Layered Oxide Cathodes with Combined-Formic Acid and Spinel Coating Treatment Panawan Vanaphuti, Luqman Azhari, Dr. Xiaotu Ma, Yangtao Liu, Jiahui Hou, Prof. Geoffrey A. Tompsett, Dr. Zhenzhen Yang, Prof. Yan Wang Batteries＆Supercaps DOI: 10.1002/batt.202100377
