高比能富锂锰基层状氧化物正极：关键挑战，改性策略与未来展望

韩宇宁1,2，王功瑞2,任萱萱2，杨铭哲2，李忠涛1,吴忠帅2（1.中国石油大学(华东)；2.中国科学院大连化学物理研究所）

摘要：富锂锰基层状氧化物（LRMO）具有高比容量、高能量密度和低成本的优势， 是下一代高比能锂离子电池的重要候选正极材料。然而，LRMO 仍面临首次库仑效率低、倍率性能差、电压衰减等关键科学问题，难以满足航空航天、医疗设备、先进电动汽车等高端应用中锂离子电池的使用需求。为了深入完整地认识LRMO，本综述系统地讨论了LRMO 的发展历史、晶体结构、关键挑战和主要改性策略，并对未来前瞻性的发展方向进行了展望。首先详细阐述了LRMO 的晶体结构和储能机制，并讨论了其面临的关键挑战，包括晶体结构致密化（体相不可逆反应和表面不可逆反应）和电化学性能衰退（电压衰减、首次库仑效率降低和倍率性能差）。随后，对LRMO 的改性策略进行了归纳探讨，阐明了体相、表面、浓度梯度等元素掺杂能够提升锂离子扩散速率和晶体结构稳定性；采用磷酸盐、炭材料、氧化物、导电聚合物等表面包覆，能够有效抑制LRMO 与电解质间的有害副反应，增强材料循环过程中的结构稳定性；通过固态/液态电解质改性，增强电极-电解质界面稳定性，提升LRMO 的循环性能；此外，通过黏结剂优化策略，能够进一步提高LRMO 电化学性能。最后，深入阐述了前瞻性的观点和具有前景的研究方向，为下一代LRMO 的规模化制备与应用提供了全面细致的建议和理论指导。

关键词：锂离子电池；富锂锰基层状氧化物；高能量密度；掺杂；包覆；炭材料