同步实现表面纯化与Li3PO4包覆的一步湿浸渍策略提升富锂锰基层状氧化物正极性能

针对富锂锰基层状氧化物(LRO)正极材料表面残留Li2CO3/LiOH加剧界面副反应的问题，研究人员开发了室温湿浸渍新策略(LRO@HAc-LPO)，同步实现表面杂质清除与Li3PO4包覆层构建。该技术使材料在300次循环后容量保持率达91.9%，5C倍率下放电容量达173.8 mAh/g，为高电压正极界面化学调控提供了新范式。

　　

锂离子电池作为新能源领域的核心技术，其正极材料的性能突破始终是研究焦点。富锂锰基层状氧化物(Li-rich manganese-based layered oxides, LRO)凭借>250 mAh/g的高比容量和低成本优势被视为下一代正极材料，但表面残留的Li₂CO₃/LiOH杂质如同"定时炸弹"，会催化电解液分解并引发过渡金属溶解、晶格氧流失等连锁反应，导致材料循环寿命骤降。传统酸洗法虽能清除杂质却破坏结构，而常规包覆技术又难以兼顾均匀性与规模化生产，这些矛盾严重制约着LRO的商业化进程。

针对这一技术瓶颈，来自长沙大学的研究团队在《Applied Nursing Research》发表创新成果，开发出"一步湿浸渍"的协同改性策略。该团队采用饱和Li₃PO₄/HAc溶液对LRO进行室温处理，利用乙酸(HAc)的弱酸性溶解表面杂质的同时，通过溶液自沉淀在材料表面构建出具有离子导电性的Li₃PO₄(LPO)纳米包覆层。这种"去污-防护"同步完成的工艺，如同为电池正极穿上量身定制的"防护服"，在保持材料本征结构的前提下实现了界面稳定性的双重提升。

研究团队通过X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)证实了材料层状结构的完整性和表面Li₂CO₃的有效清除。电化学测试显示，改性后的LRO@HAc-LPO在1C倍率下300次循环容量保持率达91.9%，较原始材料(69.5%)显著提升；5C高倍率放电容量达173.8 mAh/g，且在-10~55℃宽温域展现优异稳定性。透射电镜(TEM)分析揭示，厚度约5 nm的Li₃PO₄包覆层既能物理阻隔电解液腐蚀，又通过P-O键化学稳定晶格氧框架，使过渡金属溶解率降低62%。

这项研究的突破性在于：首次将表面净化与功能包覆集成于单一室温工艺，避免了传统高温处理的能耗问题；提出的"乙酸溶解-磷酸盐原位转化"机制为界面工程提供了新思路；所获材料在保持高能量密度(>800 Wh/kg)前提下，循环寿命达到商用钴酸锂水平。该成果不仅为高电压正极材料开发提供了可规模化生产的解决方案，其"界面化学调控"的核心策略对其它电极体系同样具有借鉴意义。正如通讯作者Yun Ou强调的，这种"治标更治本"的表面工程方法，有望推动富锂材料从实验室走向产业化应用。