科技日报记者 符晓波
记者1日从厦门大学获悉，该校材料学院彭栋梁、谢清水团队联合美国西北大学李坚涛博士，在富锂锰基正极材料领域取得重要进展。研究团队针对富锂正极材料的本征特性，创新性提出了一种高效快速化成策略，破解了锂电池高容量与长循环性能难以兼顾的痛点，为基于富锂层状氧化物正极的锂电池的实际应用提供了理论依据与技术路径。相关成果刊发于《自然》。
锂电池是当前最重要的储能技术之一，其化成工艺很大程度上决定了电池的性能与生产成本。传统化成工艺依靠低倍率充放电循环，在电极表面形成稳定的保护膜，以此维持电池内部化学体系的稳定。但这一过程耗时久、耗能大，还易产生各类副反应。
针对上述问题，研究团队以无钴富锂锰基正极材料为研究对象，创新性地采用高速化成方案，系统考察了快速化成策略对正极材料第一圈及随后长循环过程中的结构演变与电化学行为的影响。研究发现，高速率化成可借助正极材料中残余锂离子的自钉扎效应，有效遏制化成阶段材料结构损坏；同时快速化成介导的低浓度结构缺陷，能够降低后续电池高荷电状态循环过程中的晶格应变堆积。
研究证实，使用高速率化成方案的富锂电池比容量提升20%，循环性能提升36%。不仅如此，该策略还具有良好的普适性，能适配不同成分的富锂正极材料、电解液体系以及如石墨、钛酸锂、锂金属等负极材料，为下一代高能量密度、低成本储能电池的研发提供了新思路。
网友评论
