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第
40
卷
第
3
期新型炭材料(中英文)
2025
年
6
月New
Carbon
Materials
Cite
this:
New
Carbon
Materials,
2025,
40(3):
597-620
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OnlineReview
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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