超高比能电池高锰富锂层状氧化物正极材料面临的挑战与解决策略

宋亮亮; 梁颢严; 李顺清; 邱报; 刘兆平

doi:CNKI:SUN:WLHX.0.2025-08-002

物理化学学报 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (08) : 16 -37. DOI: CNKI:SUN:WLHX.0.2025-08-002

超高比能电池高锰富锂层状氧化物正极材料面临的挑战与解决策略

宋亮亮, 梁颢严, 李顺清, 邱报, 刘兆平

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摘要

得益于过渡金属和晶格氧共同参与氧化还原反应，富锂层状氧化物（LLOs）具有大于250mAh·g^-1的比容量，因而成为下一代商用锂离子电池的潜在候选正极材料。为进一步提高理论比容量并减少对环境和健康有害的钴、镍元素依赖，开发高锰富锂层状氧化物（HM-LLOs）成为一种可行的策略。通过引入更多的Li–O–Li构型，可以促进更多晶格氧参与氧化还原反应，从而提升理论比容量。然而，锰含量的增加也带来了如活化困难和不可逆氧释放等挑战，显著限制了HM-LLOs理论比容量的实际利用。基于此，本文首先探讨了HM-LLOs高理论比容量的来源，随后深入分析了高锰特性引发的结构变化及其对实际比容量利用的限制，最后系统总结了从合成到活性材料改性的多种优化策略，并展望了可能提升HMLLOs实际比容量的未来方向。