​​高能锂离子电池“双重修饰”富镍三元正极材料合成

富镍三元正极材料，因可逆容量高、成本低等优点，被认为是最理想的下一代高能量密度锂离子动力电池正极材料之一。不过，界面稳定性差、二次颗粒内部结构衰退等问题，严重阻碍了该类正极材料的规模化应用。

近日，长沙理工大学副教授李灵均，与厦门大学张桥保、美国阿贡国家实验室陆俊、内布拉斯加大学林肯分校、布鲁克海文国家实验室等海内外教授及团队合作完成了一项工作，通过第一性原理计算为指导，同步合成了钛掺杂、镧镍锂氧化物包覆的“双重修饰”富镍三元正极材料。这种简单高效的合成方法，将有望大大降低高性能富镍三元材料的生产门槛。成果日前发表在国际期刊《先进功能材料》上。

团队从分析钛和镧在富镍三元材料表面的迁移势垒出发，发现钛掺入体相而镧逃离至表面的状态，为体系能量最低的状态即稳定状态。根据理论计算结果，他们合理设计并同步合成了“双重修饰”的富镍三元材料。材料展现出了良好的热稳定性、结构稳定性及优异的电化学性能。在60摄氏度高温循环150次后，双重修饰材料的容量保持率，比纯相富镍材料提高了近两倍。在采用全场透射X射线显微成像对循环前/后的正极材料进行可视化研究后，团队证明“双重修饰”可抑制正极材料二次颗粒内微裂纹的产生与循环过程中微裂纹扩展，循环后富镍材料二次颗粒间Ni3+的不均匀分布得到了有效抑制，从而显著提升了材料二次颗粒的结构稳定性。

这一发现为富镍三元材料的开发和应用提供了新思路和理论指导，有助于高能量密度锂离子动力电池的发展。

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富锂锰基电池会是未来锂电池的发展主流吗？

目前，电动汽车面临续航里程短和安全性不足等问题。因此，研发出新一代高能量密度的动力电池，是动力电池未来技术发展的必然要求和趋势。在这种情况下，富锂锰基材料电池就应运而生。然而，富锂锰基电池会是未来锂电池的发展主流吗？

对于现阶段的锂电池来说，富锂锰基材料电池存在着诸多优点，更何况我们当初设计电池的第一准则是容量匹配，也就是正负极的容量要匹配。而目前锂离子电池的正极比容量很低，在电池中的质量非常大。而在已知正极材料中，富锂锰基正极材料放电比容量达250毫安时/克以上，几乎是目前已商业化正极材料实际容量的两倍左右。同时，这种材料以较便宜的锰元素为主，贵重金属含量少，与常用的钴酸锂和镍钴锰三元系正极材料相比，不仅成本低，而且安全性好。因此，富锂锰基正极材料被视为下一代锂动力电池的理想之选。

虽然它是目前已知最能改变动力电池现状的电池材料。但是，现阶段想要将富锂锰基电池生产化还存在着诸多问题，虽然富锂锰基正极材料具有放电比容量的绝对优势，但要将其实际应用于锂动力电池，必须解决以下几个关键技术问题：一是降低首次不可逆容量损失；二是提高倍率性能和循环寿命；三是抑制循环过程的电压衰减。目前解决这种材料问题的手段很多：包覆、酸处理、掺杂、预循环、热处理等方法，但是这些方法只能在某些方面提升材料的性能，还没有万全之策。所以目前实现富锂锰基动力电池的产业化应用并不现实。

富锂锰基电池在下一代电池技术当中能量的密度是最高的，并且成熟性相较于其它的电池也有其独特的优势。有望解决目前纯电动汽车续航里程过短等问题。所以，可以说富锂锰基电池的前途无可限量，只要解决我们目前富锂锰基电池所面临的关键问题，将来或许会成为锂电池的主流。