超长循环锂离子电池新策略提出

近年来，锂离子电池在许多领域得到了广泛的应用。与传统锂离子电池正极材料相比，单位质量的富锂锰基正极材料中更多的锂离子参与储能。

然而，在电池反应过程中，应力积累和晶格氧损失会导致富锂锰基材料产生一些微裂纹。过渡金属离子的迁移会导致材料发生相变等有害副反应，使实际电池性能不尽如人意。

发现如何在电池循环过程中有效避免这些不利影响，是提高材料性能，使该材料在未来真正实用化的关键。

根据最近发表在《化学工程》杂志上的一项研究，中国科学院合肥物质科学研究院的研究人员制备出了用于富锂锰基锂离子电池的高性能正极材料。

赵邦川教授领衔的研究人员结合氧空位优化策略，在富锂锰基材料表面同步进行了硫掺杂和共格尖晶石相原位生长。

与内层相共聚的外延尖晶石涂层可以有效避免电池反应过程中电解液与活性物质的直接接触，也为锂离子的扩散提供了三维通道。

此外，硫掺杂可以扩大表面层状相材料的晶面间距，降低材料中电荷转移的能垒，硫与过渡金属元素形成的化学键还可以调节不可逆阴离子氧化还原，稳定结构材料。

同时，硫掺杂诱导的氧空位还可以抑制表面活性氧的流失，保护体相结构的完整性。

通过表面层的多功能改性，这种富锂锰基材料具有优异的性能，尤其是循环性能：600次循环后纽扣电池的容量保持率可达82.1%，封装全电池的能量密度采用商用石墨负极组装而成，容量可达604Whkg-1，循环140次后容量保持率为81.7%。

该工作为富锂锰基材料的进一步改性提供了参考。