富锂正极材料领域再获新进展中国科学报

日前，厦门大学材料学院教授彭栋梁、谢清水团队联合美国西北大学李坚涛博士在富锂正极材料方面取得重要进展。该工作基于富锂锰基正极材料的本征反应特性，提出了一种高效快速化成策略，旨在解决锂电池电极材料高容量与长循环性能无法兼顾的难题，为基于富锂层状氧化物正极的锂电池的实际应用提供了理论依据与技术路径。相关成果6月17日发表于《自然》。

锂离子电池作为当前最重要的储能技术之一，其化成工艺在很大程度上决定了电池的性能与制造成本。传统化成工艺通常采用低倍率进行充放电循环，以构建稳定的电极/电解质界面膜，让电池内部的化学体系能够进入一个稳定、高效的工作状态，但这一过程通常耗时且能耗高，同时可能诱发其他有害的副反应。

针对上述问题，研究团队对组装的富锂电池进行高速率化成，系统考察了快速化成策略对正极材料第一圈及随后长循环过程中的结构演变与电化学行为的影响。研究发现，采用高速率化成时正极材料中残余锂离子能够通过自钉扎效应有效抑制化成过程中的结构劣化，而且快速化成阶段所诱导的低浓度结构缺陷能够降低后续更高荷电状态下循环时材料产生的晶格应变累积，从而同时提升20%电池的比容量和提升36%循环性能。不仅如此，该策略还具有良好的普适性，能够推广到不同成分的富锂正极材料，并适配不同的电解液体系与不同负极材料，为富锂正极材料及其器件的实际应用提供了新思路。

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