基于阴离子电荷补偿机制的高比能二次电池正极材料研究进展

赵晓雯1, 陈毅龙2, 曹鑫1, 乔羽2, 周豪慎3 （1.南京师范大学化学与材料科学学院；2.厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室；3.南京大学现代工程与应用科学学院）

摘要：基于氧相关的阴离子氧化还原反应, 富锂层状正极材料具有放电比容量高、高工作电压和低成本等特点,被认为是最有潜力的下一代高比能锂离子电池商用正极材料. 然而, 富锂材料目前面临着严重的氧释放、不可逆的过渡金属迁移和有害的相转变等, 这些问题直接影响了其电化学性能. 近年来, 结构设计作为一种高效的策略用以改善富锂正极的不可逆氧反应、电压衰减和循环稳定性等, 已取得了优异成果. 此外, 通过调整氧相关氧化还原反应的正极体系, 非水锂-氧气电池借助氧气(O2)和过氧化锂(Li2O2)之间的可逆转化实现了容量的革命性提升. 本文就Li2MnO3域调控、缺陷设计、氧排列次序调控、新构型开发、组成调控和形貌设计等方面, 综述了富锂层状正极材料结构设计领域的研究进展, 并从电池材料结构设计角度探讨了封闭锂-氧气电池取得的进展与未来挑战,为构建新型高比能二次电池体系提出了展望.

关键词：锂离子电池, 锂-氧气电池, 富锂层状正极, 结构设计, 氧氧化还原反应