梁逵教授团队在锂离子电池材料领域取得研究进展

移动电子设备、电动汽车产业的快速发展，促进了锂离子电池技术的蓬勃发展，但是目前锂离子电池正极材料比容量低、电池比能量低等问题成为了电动汽车进一步发展的主要障碍。富锂锰正极材料xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂ (M=Ni，Co，M) 具有比容量高(>250 mAh/g)、工作电压高、成本低和环境友好等特点，在最近几年里备受研究者的关注，被认为是下一代锂离子电池正极材料的有力竞争者。然而富锂锰正极材料也存在倍率性能差、循环性能差等缺点，这也是导致富锂正极材料迟迟不能商业化的原因。

近期，梁逵教授团队硕士研究生文晓峰研究发现采用九水硝酸铝溶液对富锂锰正极材料处理并煅烧后，可以把它的表层层状结构转变为尖晶石结构，并在尖晶石结构外包覆一层氧化铝。尖晶石结构具有3D锂离子运输通道，大大提高了锂离子的传导速率，从而提高材料的倍率性能；同时氧化铝包覆层可以隔绝活性材料与电解液的直接接触，避免了电解液对活性材料的损害，提高循环性能。这种处理方法工艺简单，对设备要求低，可以同时提高富锂锰正极材料的倍率性能和循环性能。经过改性处理后，富锂锰正极材料在250mA/g的电流密度下放电容量可高达240mAh/g，在1250mA/g的大电流下放电容量仍能达到190mAh/g。

目前，该论文以湖南大学材料科学与工程学院为第一单位，文晓峰为第一作者、梁逵教授为通讯作者发表在一区期刊《Electrochimica Acta》，题为“Al₂O₃ coating on Li_1.256Ni_0.198Co_0.082Mn_0.689O_2.25 with spinel-structure interface layer for superior performance lithium ion batteries”。Doi:10.1016/j.electacta.2017.12.120，文章链接为：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468617326853。          

Fig. 1. The schematic diagram of the preparing process

Fig. 2. (a, b) First and second cycle of sample LLMO, Al-uncalcined, Al-300, Al-400, Al-500, Al-600 and Al-700 between 2.0 and 4.8 V at 0.1C(1C=250 mA g^-1);

(c) Cycle performance of sample LLMO, Al-uncalcined, Al-300, Al-400, Al-500, Al-600 and Al-700 between 2.0 and 4.8 V at 1C.

(d) Rate capability of sample LLMO and Al-500 from 0.2C to 5C between 2.0 and 4.8 V.