尖晶石LiMn20d正极材料的表面包覆

正极材料的表面包覆主要是通过物理隔绝办法减少电极表面与电解液的直接接触，从而抑制电解液在正极表面的反应，改善正极材料与电解液的相容性。与体相掺杂相比，正极材料的表面包覆由于包覆物的用量少(包覆层厚度一般不超过50nm)，且包覆物主要分布在材料的外表面，对材料本体的电化学性能影响不大，却又能够有效抑制电解液的氧化反应，甚至还可以通过一些包覆物离子的扩散起到稳定正极材料晶格结构的作用。因此对正极材料性能的改善和提高效果显著。近年来，正极材料的包覆技术得到迅速发展。
尖晶石LiMn20d的表面包覆对于尖晶石LiMn20q而言，由于电极过程中形成的表面膜不足以阻止电解液在电极表面的氧化分解和稳定电极的结构，表面包覆可以抑制电解液在电极表面的氧化反应和电极过程中尖晶石LiMnzOd的锰溶解。此外，由于尖晶石LiMnzOd的电子导电性差，表面包覆还可以在一定程度上提高其电子导电性，改善材料的倍率充放电性能。LiMn20d表面修饰用的包覆物主要有无机包覆物和有机物包覆物两种，其中无机物主要有锂硼氧化物玻璃(LizO．2820s)、碳酸盐(LizC03)、碳金属、金属氧化物(MgO、AlzOs、LiAl02)、SiOz、KMnF3和LiC002等；有机包覆物主要有乙酰丙酮、聚合物等。
虽然正极材料表面包覆的原理大体相似，但不同包覆物的主要作用机制也有差别。一种是通过包覆层提高Li+在尖晶石LiMnzO‘表面的迁移性质。例如，在尖晶石LiMn20：表面气相沉积热解碳、电化学沉积多孔性的KMnFa、表面沉积多子LSiOz和表面包覆LiC002等，都可以提高电极表面Li+的迁移性，改善LiMn20‘的倍率充放电性能，提高其在大电流条件下的容量保持率。另一种是通过包覆层抑制LiMnzOd在电化学过程中的Mn溶解。例如，表面包覆LizO-BzO。、MgO和A120，等可以减小LiMnzO‘与电解液的直接接触，抑制LiMn20，在电化学过程中的Mn溶解。第三种是通过包覆层稳定LiMnzOd的晶体结构，如包覆LiAl02可以由A13+取代LiMnzO‘的表面Mn3+，减小电极表面Mna+的含量，从而抑制Mn3+的歧化反应和Jahn-Teller畸变，提高LiMnzOd的结构稳定性。