富锂锰基正极材料合成技术的研究进展
毛廷良, 王忠, 蒋文全, 万浩, 邢朝建, 吴旭, 张蓉, 任志敏, 尹艳萍, 李宁, 李国华, 刘小鹤
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250319
随着新能源汽车与电子产品的快速发展,储能设备对电池正极材料的能量密度提出了更高要求。富锂锰基正极材料(xLi2MnO3·(1-x)LiTMO2,TM=Ni、Co、Mn)因其独特的阴离子氧化还原特性,以及由高Mn含量带来的高比容量和低成本优势,备受关注,已成为发展高能量密度电池的关键正极材料之一。然而,其合成过程中不同反应物间的相变过程及元素价态变化尚未完全阐明,且合成工艺对材料的首圈库仑效率、倍率性能及电压衰减特性等电化学性能的影响也缺乏系统性研究。为实现富锂锰基正极材料的可控制备,本文从材料的特殊结构与反应机制出发,梳理了常用合成方法及其特点,系统阐述了合成过程中不同反应物与反应条件、前驱体与锂源种类、过渡金属与锂源配比、烧结氧分压及烧结工艺对材料性能的影响,并综合分析了材料形成过程中的锂化演变、物相变化、元素价态变化及缺陷对其物理化学性质与电化学性能的作用机制。通过调控合成反应条件可以分散材料中的Li2MnO3晶畴,从而减轻因晶格氧析出导致的容量损失,减少合成过程中产生的缺陷,在确保材料结构稳定性的同时拓宽锂离子扩散通道。最后,本文对富锂锰基正极材料合成过程的研究进行了总结与展望。
关键词: 锂离子电池, 富锂锰基正极材料, 反应机理, 合成工艺

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