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期新型炭材料(中英文)

2025

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2025,

40(3):

597-620

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高比能富锂锰基层状氧化物正极:关键挑战,

改性策略与未来展望

1,22,*221,*2,*

韩宇宁,王功瑞,任萱萱,杨铭哲,李忠涛,吴忠帅

(1.

中国石油大学(华东),

山东省

青岛市

266580;

2.

中国科学院大连化学物理研究所,

辽宁省

大连市

116023)

摘要:富锂锰基层状氧化物(LRMO)具有高比容量、高能量密度和低成

本的优势,是下一代高比能锂离子电池的重要候选正极材料。然而,

LRMO仍面临首次库仑效率低、倍率性能差、电压衰减等关键科学问题,难

以满足航空航天、医疗设备、先进电动汽车等高端应用中锂离子电池的使用

需求。为了深入完整地认识LRMO,本综述系统地讨论了LRMO的发展历

史、晶体结构、关键挑战和主要改性策略,并对未来前瞻性的发展方向进行

了展望。首先详细阐述了LRMO的晶体结构和储能机制,并讨论了其面临的

关键挑战,包括晶体结构致密化(体相不可逆反应和表面不可逆反应)和电

化学性能衰退(电压衰减、首次库仑效率降低和倍率性能差)。随后,对

LRMO的改性策略进行了归纳探讨,阐明了体相、表面、浓度梯度等元素掺

杂能够提升锂离子扩散速率和晶体结构稳定性;采用磷酸盐、炭材料、氧化物、导电聚合物等表面包覆,能够有效抑

制LRMO与电解质间的有害副反应,增强材料循环过程中的结构稳定性;通过固态/液态电解质改性,增强电极-电解

质界面稳定性,提升LRMO的循环性能;此外,通过黏结剂优化策略,能够进一步提高LRMO电化学性能。最后,

深入阐述了前瞻性的观点和具有前景的研究方向,为下一代LRMO的规模化制备与应用提供了全面细致的建议和理

论指导。

关键词:锂离子电池;富锂锰基层状氧化物;高能量密度;掺杂;包覆;炭材料

中图分类号:TQ152

文献标识码:A

−1[3]

1前言表现出极高的理论比容量(350

mAh

g)。此外,

+

LRMO具有高工作电压(4.8

V,

vs.

Li/Li),进一步

在新能源汽车、便携电子设备、分布式储能、

提高了其理论能量密度。然而,LRMO面临着首次

航空航天、医疗设备等市场快速繁荣的背景下,应

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