鋰離子電池富鋰錳基正極材料的可控制備

高端裝備制造

北京大學工學院課題組在國內較早開展富鋰錳基正極材料相關研究，在陰離子氧化還原過程的調制、陰離子電荷補償機理、陰離子氧化還原過程的激發及陰離子氧化還原富鋰錳基材料制備研究中取得了一系列重要進展。該研究構筑了一種O2型具有單層Li2MnO3超結構的富鋰材料,可以提供400mAhg可逆容量，能量密度高達1360wh/kg,是目前鋰離子電池錳基富鋰正極材料最高可逆容量。這種材料通過一個單層的Li2MnO3,激活穩定的陰離子氧的氧化還原反應，形成一個高度可逆充放電循環。

研究陰離子電荷補償機制,探索可逆性的影響因素，對于下一代新型高比容量鋰離子電池正極材料設計與制備具有十分重要的意義。

鋰離子電池電極材料的比容量是由氧化還原反應過程中內外電路的電荷轉移量決定的，實現多電子轉移是提高材料比容量的重要途徑之一。錳基富鋰正極材料通過陰離子氧化還原反應,為實現這種多電子轉移過程提供了可能。雖然陰離子電荷補償反應提高了材料的比容量，但也帶來很多問題，如首次不可逆過程引起首次效率偏低，釋氧引起安全性問題，循環穩定性較差以及很大的電壓滯后現象。這在某種程度上降低了高比容量帶來的優越性。