研究背景
随着全球能源结构的转型和对环保的日益重视，对高能量密度、长循环寿命和低成本锂离子电池的需求日益增长。富锂锰基正极材料（LRLOs）因其高容量、高电压和低成本等优点，被认为是下一代锂离子电池正极材料的理想选择。然而，该材料面临着容量和电压衰减以及倍率性能差等问题，严重制约了其进一步应用。本课题针对锂离子电池作为电化学储能装置对高能量密度和高稳定性的要求，通过溶胶凝胶法制备 LRLOs 正极材料并进行表面改性，实现高容量芯部和高稳定性表面的构筑以提升材料综合性能。结合材料分析表征手段和电化学性能测试揭示材料性能改变原因。
实验部分
论文采用溶胶-凝胶法制备LRLOs 材料，并研究了煅烧温度对材料成分、晶体结构、颗粒尺寸和电化学性能的影响。最佳煅烧温度为 950℃，此时材料具有最佳的可逆容量、库伦效率和倍率性能。通过制备不同 Li2 MnO 3 含量的LRLOs 材料，发现其含量增加可以提高材料的比容量和稳定性，但会导致放电中值电压下降和电压衰减加剧，同时影响材料的倍率性能和电化学反应动力学。
论文还对LRLOs 正极表面成分调控进行了研究，通过溶胶-凝胶法在 LRLOs 材料表面包覆LiNiO2 凝胶，制备了表面高Ni的LRLOs 材料。该方法提升了材料的工作电压、倍率性能和稳定性，在 5C 倍率下仍具有 126mAh/g 的可逆容量。
图文概要
图1 溶胶凝胶法所制备含有 Li2MnO3 结构的 LRLOs 正极材料
在 0.5C 倍率下电化学性能
（a）充放电曲线；（b）容量微分曲线
图2 不同煅烧温度下材料电化学动力学特性测试
（a）倍率性能测试；（b）1C 容量微分曲线
图3 不同各组分样品通过 ICP 测试得到的元素相对含量
即不同 LiNiO2 表面添加量对富锂锰基正极表面成分调控
图4 不同 Ni 表面添加量样品首圈充放电性能测试
（a）首圈充放电曲线；（b）放电容量分布区间
4.总结
本文通过深入研究和分析，揭示了 LRLOs 正极材料的制备工艺、成分、晶体结构及电化学性能之间的关系，并提出了有效的表面改性策略，为提升 LRLOs 正极材料的综合性能提供了重要的理论和实践参考。
