李巨AEM综述：用于锂离子电池的锂尖晶石正极材料

Nanoyu

2020-06-24

1983年，牛津大学John B. Goodenough教授首次报道了具有电化学活性的尖晶石型LiMn₂O₄。由于其便宜且环保，并具有3D Li⁺扩散通道的出色倍率率性能，因此是锂离子电池的重要正极材料，受到了学术界和工业界的广泛关注。然而，在极端电压下和高温操作期间，会导致正极严重的劣化。

近日，麻省理工学院李巨教授综述了尖晶石正极及其具有立方晶格对称性的衍生物（LiNi_0.5Mn_1.5O₄具有高电压稳定性，富锂尖晶石具有可逆的混合阴离子和阳离子氧化还原活性）的当前研究进展和未来趋势。

文章要点

1）作者描述了尖晶石正极的基本原理及其与层状和岩盐结构的关系。

2）作者总结了尖晶石正极的退化机制。

3）作者探讨了缓解正极退化和未来发展策略，包括体掺杂、控制掺杂剂分布（例如，阳离子有序和表面掺杂）、涂层以及新型液体和固体电解质的开发。

4）作者讨论了尖晶石结构的稳定性，并总结了在退化的层状正极中观察到的类尖晶石表面结构，此外讨论了尖晶石结构作为结构稳定剂整合到层状正极中的研究。

5）作者讨论了引起尖晶石结构中快速动力学的根本原因以及利用尖晶石结构设计新型高倍率正极的潜在应用。

6）作者总结了尖晶石正极的未来发展方向。

Yimeng Huang, et al, Lithium Manganese Spinel Cathodes for Lithium-Ion Batteries, Adv. Energy Mater. 2020

DOI: 10.1002/aenm.202000997

https://doi.org/10.1002/aenm.202000997