富含锂的层状氧化物正极的玻璃陶瓷表面工程研究：迈向高容量与高稳定性

《Advanced Functional Materials》：Glass-Ceramics Surface Engineering of Lithium-Rich Layered Oxide Cathodes Toward High Capacity and High Stability

锂-rich锰基氧化物正极通过玻璃陶瓷表面工程实现双相保护，显著提升离子电导率和循环稳定性。该工程采用无序玻璃相与晶体相复合结构，使电导率提高200倍，在1C倍率下循环300次仍保持96.3%容量，有效抑制氧气释放和相变迁移问题。

　　

摘要

富含锂的锰基层状氧化物（LMO）正极因其出色的比容量而受到广泛关注，这使得它们成为电动汽车和大规模储能系统中高能量密度锂离子电池的理想选择。然而，LMO会因晶格氧的释放和金属离子的不可逆迁移而发生结构退化，最终导致正极失效。在这项研究中，首次提出了玻璃陶瓷表面工程技术，以从双相保护结构中制备出性能优异的富锂正极。这种双相保护结构包含一种独特的无序玻璃态和结晶态Li₂Mn₂(SO₄)₃（标记为LMS-GC），其离子导电性是结晶态的200倍。具有塑性韧性的玻璃陶瓷表面提高了应力传递效率，同时这种富锂正极在循环过程中能够抵抗颗粒膨胀、裂纹以及电解液的侵蚀。最终，经过表面工程处理的正极在0.1C电流下表现出316 mAh g^?1的惊人容量，并且在1C电流下经过300次循环后仍保持96.3%的容量，这一性能处于LMO正极中的领先水平。玻璃陶瓷表面工程显著减缓了不可逆的氧释放过程，并抑制了LMO在循环过程中的非可逆相变，从而提高了容量保持率和循环稳定性。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。