厦门大学NML：通过“三合一”策略提高富锂锰正极的电化学性能

富锂锰（LMR）正极材料在实际应用前还有很多问题需要解决，包括有害的电压衰减和中等倍率能力等。元素掺杂可以有效解决上述问题，但会造成容量损失。引入适当的缺陷可以弥补容量损失，然而又会导致结构错配和应力累积。

在此，厦门大学谢清水副教授、王来森副教授、瞿佰华副教授等人提出了一种将阳离子-聚阴离子共掺杂、缺陷构建和应力工程相结合的“三合一”方法。通过十二烷基硫酸钠（SDS，一种阴离子表面活性剂）的自组装行为和随后的高温煅烧过程，在LMR正极材料中预先构建了有缺陷的结构。

共掺杂Na⁺/SO₄^2-可以稳定层状骨架，增强容量和电压稳定性。诱导的缺陷会激活更多的反应位点并促进电化学性能。同时，独特的交替分布的缺陷带和晶体带结构可以减轻循环时电池参数变化引起的应力积累。

图1. “三合一”设计策略示意图

因此，改性LMR正极在0.2C下循环100次后放电容量达到273 mAh g^-1，容量保持率为94.1%。即使在2C下，1000次循环后仍具79.6%的高容量保持率，容量为152 mAh g^-1。电压衰减也得到了显著抑制，1000次循环后电压保持率高达74.5%，每次循环仅有0.907 mV的极低衰减。

毫无疑问，与原始LMR相比，改性正极的容量和电压稳定性显著增强。上述结果证明了这种“三合一”方法在抑制电压衰减、增强离子扩散以及提高LMR正极综合电化学性能方面的有效性。

图2. 改性LMR正极的电化学性能

Boosting the Electrochemical Performance of Li- and Mn-Rich Cathodes by a Three-in-One Strategy, Nano-Micro Letters 2021. DOI: 10.1007/s40820-021-00725-0

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厦门大学NML：通过“三合一”策略提高富锂锰正极的电化学性能

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