富鎳三元正極材料，因可逆容量高、成本低等優點，被認為是最理想的下一代高能量密度鋰離子動力電池正極材料之一。不過，界面穩定性差、二次顆粒內部結構衰退等問題，嚴重阻礙了該類正極材料的規模化應用。

近日，長沙理工大學副教授李靈均，與廈門大學張橋保、美國阿貢國家實驗室陸俊、內布拉斯加大學林肯分校、布魯克海文國家實驗室等海內外教授及團隊合作完成了一項工作，通過第一性原理計算為指導，同步合成了鈦摻雜、鑭鎳鋰氧化物包覆的“雙重修飾”富鎳三元正極材料。這種簡單高效的合成方法，將有望大大降低高性能富鎳三元材料的生產門檻。成果日前發表在國際期刊《先進功能材料》上。

團隊從分析鈦和鑭在富鎳三元材料表面的遷移勢壘出發，發現鈦摻入體相而鑭逃離至表面的狀態，為體系能量最低的狀態即穩定狀態。根據理論計算結果，他們合理設計并同步合成了“雙重修飾”的富鎳三元材料。材料展現出了良好的熱穩定性、結構穩定性及優異的電化學性能。在60攝氏度高溫循環150次后，雙重修飾材料的容量保持率，比純相富鎳材料提高了近兩倍。在采用全場透射X射線顯微成像對循環前/后的正極材料進行可視化研究后，團隊證明“雙重修飾”可抑制正極材料二次顆粒內微裂紋的產生與循環過程中微裂紋擴展，循環后富鎳材料二次顆粒間Ni3+的不均勻分布得到了有效抑制，從而顯著提升了材料二次顆粒的結構穩定性。

這一發現為富鎳三元材料的開發和應用提供了新思路和理論指導，有助于高能量密度鋰離子動力電池的發展。

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富鋰錳基電池會是未來鋰電池的發展主流嗎？

目前，電動汽車面臨續航里程短和安全性不足等問題。因此，研發出新一代高能量密度的動力電池，是動力電池未來技術發展的必然要求和趨勢。在這種情況下，富鋰錳基材料電池就應運而生。然而，富鋰錳基電池會是未來鋰電池的發展主流嗎？

對于現階段的鋰電池來說，富鋰錳基材料電池存在著諸多優點，更何況我們當初設計電池的第一準則是容量匹配，也就是正負極的容量要匹配。而目前鋰離子電池的正極比容量很低，在電池中的質量非常大。而在已知正極材料中，富鋰錳基正極材料放電比容量達250毫安時/克以上，幾乎是目前已商業化正極材料實際容量的兩倍左右。同時，這種材料以較便宜的錳元素為主，貴重金屬含量少，與常用的鈷酸鋰和鎳鈷錳三元系正極材料相比，不僅成本低，而且安全性好。因此，富鋰錳基正極材料被視為下一代鋰動力電池的理想之選。

雖然它是目前已知最能改變動力電池現狀的電池材料。但是，現階段想要將富鋰錳基電池生產化還存在著諸多問題，雖然富鋰錳基正極材料具有放電比容量的絕對優勢，但要將其實際應用于鋰動力電池，必須解決以下幾個關鍵技術問題：一是降低首次不可逆容量損失；二是提高倍率性能和循環壽命；三是抑制循環過程的電壓衰減。目前解決這種材料問題的手段很多：包覆、酸處理、摻雜、預循環、熱處理等方法，但是這些方法只能在某些方面提升材料的性能，還沒有萬全之策。所以目前實現富鋰錳基動力電池的產業化應用并不現實。

富鋰錳基電池在下一代電池技術當中能量的密度是最高的，并且成熟性相較于其它的電池也有其獨特的優勢。有望解決目前純電動汽車續航里程過短等問題。所以，可以說富鋰錳基電池的前途無可限量，只要解決我們目前富鋰錳基電池所面臨的關鍵問題，將來或許會成為鋰電池的主流。