BaTiO3表面改性新策略：结构基元与甲烷耦合性能的构效关联研究

为解决锂离子电池富锂锰基层状氧化物（LRO）阴极材料因表面Li2CO3/LiOH残留导致的界面副反应问题，研究人员开发了一种创新的湿法浸渍策略（LRO@HAc-LPO），同步实现表面污染物清除与Li3PO4涂层构建。该技术使阴极在300次循环后容量保持率达91.9%，并显著提升宽温域（-10～55℃）性能，为高电压正极材料界面工程提供了新范式。

　　

随着新能源产业的快速发展，锂离子电池正极材料的性能瓶颈日益凸显。其中，富锂锰基层状氧化物（LRO）因其超高比容量（>250 mAh/g）和低成本优势被视为下一代正极材料的希望之星。然而，这类材料表面顽固的Li₂CO₃/LiOH残留物就像"隐形杀手"，不仅会催化电解液分解，还会引发过渡金属溶解和晶格氧流失，导致电池容量跳水、电压衰减等问题。更棘手的是，传统清洗方法往往"治标不治本"，在去除污染物的同时可能破坏材料结构稳定性。

针对这一行业痛点，来自中国的研究团队另辟蹊径，开发出"一箭双雕"的湿法浸渍新工艺。他们巧妙利用醋酸（HAc）的"溶解力"和磷酸锂（Li₃PO₄）的"保护力"，在室温下同步实现表面净化与功能涂层构建。就像给电池正极穿上"智能防护服"，既清除了有害残留物，又形成了具有离子导电性的保护层。这项突破性成果发表在《Applied Nursing Research》上，为高能量密度电池材料的界面调控提供了全新思路。

研究团队主要采用三步关键技术：通过共沉淀-热退火法制备原始LRO材料；利用饱和Li₃PO₄/HAc溶液进行室温浸渍处理；结合X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）等多尺度表征手段分析材料结构演变。

材料结构表征部分显示，改性后的LRO保持完整的层状结构（R_3m空间群），同时出现Li₂MnO₃相（C2/m空间群）特征峰。XPS谱图证实Li₂CO₃特征峰消失，并在表面检测到P-O键信号，证明成功构建Li₃PO₄涂层。

电化学性能测试结果表明，优化后的LRO@HAc-LPO正极在1C倍率下300次循环后容量保持率高达91.9%，远超原始材料的69.5%。即使在严苛的5C倍率下仍能输出173.8 mAh/g的容量，且在-10～55℃宽温域展现卓越稳定性。电化学阻抗谱显示界面电荷转移电阻降低约60%。

机理分析揭示Li₃PO₄涂层的双重保护机制：物理上隔绝电解液腐蚀，化学上稳定氧框架结构。透射电镜观察到涂层厚度约5-8 nm，能有效抑制过渡金属（Mn/Ni/Co）溶解和晶格氧流失，使电压衰减率降至1.66 mV/cycle。

这项研究开创性地将表面净化与功能涂层构建合二为一，突破传统分步处理的局限性。Li₃PO₄涂层的离子导电性（～10^-6 S cm^?1）确保锂离子高效传输，而其化学稳定性则有效阻断界面副反应。特别值得注意的是，整个工艺在室温下完成，相比需要高温处理的传统方法更节能环保，具有显著的产业化应用价值。该成果不仅为LRO材料性能提升提供新方案，其"界面化学调控"的核心思想也可拓展至其他高电压电极材料体系。