为富锂锰正极材料引入多功能的类钙钛矿盔甲以综合提升其电化学性能
1、 背景介绍：
富锂锰正极材料（LRs）因具有高比容量(＞250 mAh/g)、高工作电压、低成本以及高安全性等优势被认为是下一代动力电池最有前景的正极材料；但不可逆的晶格氧损失以及金属不可逆迁移和相转变等导致首次库仑效率低、电压衰减严重、循环以及倍率性能差等问题，阻碍了其实际应用。为解决以上问题，对其进行表面包覆是最为普遍、研究最多的方法。目前普遍使用的包覆材料有Al2O3、TiO2、ZrO2、MnO2、MgO、Li3PO4、LiF3、C等。在材料表面形成的包覆层能够阻止电解液对材料的腐蚀，改善材料与电解液之间的界面反应，从而提高电化学性能。选择合适的包覆材料对于优化富锂锰正极至关重要。
2、 成果简介：
前期我们证明了引入MgAl2O4（MAO）作为包覆层可以抑制富锂锰基体的不可逆晶格氧释放，进而提高正极循环稳定性，发现与氧具有高结合能的Al、Mg元素能提高晶格氧释放的能垒（Applied Surface Science, 2022, 592, 153328）；然而该包覆材料较低的导电子和离子能力影响了正极材料的倍率性能。因此，我们选择了具有优良导离子和电子特性的类钙钛矿材料La2Li0.5Co0.5O4（LLCO）作为改性包覆层，通过简便的湿化学法制备了包覆改性的正极材料，在提高材料反应动力学的同时，不仅作为物理保护层抑制电解液腐蚀和副反应，同时高氧结合能力的La元素可以有效抑制晶格氧不可逆释放，从而同步改善了循环稳定性和倍率性能。包覆改性后的正极材料在0.1C的电流循环100圈后仍具有250.6 mAh/g 的高比容量，在2C的电流循环200圈后容量保持率可以达到82.6%。本研究为富锂锰正极材料的改性提供了新的思路。论文发表在国产高水平期刊Nano Research上（https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-023-5613-2）。
3、 图文导读（选填）：
图1. 改性正极材料的制备流程图
图2. 包覆前后材料的物相及相关形貌表征
图3. 包覆改性正极材料的电化学性能表征
图4. 循环后电极材料的表征及包覆改性示意图
图5. 基于改性正极材料与石墨负极组装的全电池电化学性能
4、课题组简介：
通讯作者:
王孝广，男，1982年2月生，山东淄博人，2011年毕业于山东大学材料科学与工程学院材料科学与工程专业，获工学博士学位。2011年起在太原理工大学参加工作，2014-2015年在Marie Curie COFUND Programme资助下于欧盟伊比利亚纳米技术实验室从事博士后研究工作，2017年入选山西省高等学校优秀青年学术带头人，2018 年入选山西省“三晋英才”优秀青年人才，2019 年入选第七批山西省青年拔尖人才。获 2018 年山西省自然科学一等奖 1 项、2019 年山东省自然科学二等奖 1 项、2020 年山西省自然科学二等奖 1 项。 现为太原理工大学材料科学与工程专业教授、博导，主要研究方向为新型能源存储与转化用纳米结构材料的合成与调控，以第一或通讯作者身份在 Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Funct. Mater., ACS Catal., Nano Res., J. Mater. Chem. A, Chem. Eng. J., ACS Appl. Mater. Interfaces等材料及电化学领域知名学术期刊上发表论文 40 余篇，合作署名发表学术论文 20 余篇，截至目前被他引 3000 余次；H 因子35，以第一发明人授权国家发明专利 12 项（已转化2项）。
