郭再萍AM：晶位特定结构工程使用于锂离子电池的LiNi0.5Mn1.5O4尖晶石高电压正极具有优异的电化学性能

Nanoyu

2021-09-04

循环过程中正极材料的结构不稳定性阻碍了可靠、安全的高能量密度锂离子电池（LIBs）的发展，这是由于在高工作电压下发生了有害的相变，同时过渡金属溶解导致活性物质的损失所致。

近日，澳大利亚伍伦贡大学郭再萍教授，Wei Kong Pang报道了从电池材料的基本结构/功能关系出发，以高电压LiNi_0.5Mn_1.5O₄（LNMO）正极为代表，有目的地对电极材料结构进行结晶学定点结构工程，直接解决了Fd3(—)m结构结构不稳定性的根源。

文章要点

1）通过使用Sb作为掺杂剂同时修饰涉及特定问题的16c和16d位点，研究人员成功地将高电压下发生的有害两相反应转变为优先的固溶体反应，并显著抑制了Mn从LNMO结构中的损失。

2）实验结果显示，改性后的LiNi_0.5Mn_1.48Sb_0.02O₄（Sb002-LNMO）材料在1 C（1 C = 147 mA g⁻¹）时保持了99%的理论比容量，1500次和3000次循环后分别保持了初始容量的87.6%和72.4%。

这种针对这种材料展示的特定位点的结构定制问题有望促进用于锂离子电池的高能量密度材料的快速发展。

参考文献

Gemeng Liang, et al, Crystallographic-Site-Specific Structural Engineering Enables Extraordinary Electrochemical Performance of High-Voltage LiNi_0.5Mn_1.5O₄ Spinel Cathodes for  Lithium-Ion Batteries, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202101413

https://doi.org/10.1002/adma.202101413