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中科院合肥研究所开发超长循环锂离子电池
盖世汽车讯 近年来，锂离子电池广泛应用于不同领域。与传统锂离子电池正极材料相比，单位质量富锂锰基正极材料中有更多的锂离子参与能量存储。
外延尖晶石稳定层和硫掺杂机制示意图。（图片来源：中科院）
然而，在电池反应过程中，由于应力积累和晶格氧损失，富锂锰基材料中会出现一些微裂纹。过渡金属离子迁移会导致材料相变和其他有害的副反应，影响电池的性能。如何在电池循环过程中有效避免这些不良因素，是提高材料性能的关键。
据外媒报道，中国科学院合肥物质科学研究所的研究人员制备了高性能正极材料，可用于富锂锰基锂离子电池。
赵邦传研究员课题组在富锂锰基材料表面同步进行硫掺杂和共格尖晶石相（coherent spinel phase）的原位生长，并结合氧空位优化策略来制备材料。
在电池循环过程中，与内部层状相共格的外延尖晶石包覆层，可以有效避免电解质与活性物质直接接触，并提供适合锂离子扩散的三维通道。
此外，硫掺杂可以扩大表面层状相材料的晶面间距，降低材料中电荷转移的能垒。硫与过渡金属元素之间形成的化学键，还可以调节不可逆阴离子氧化还原反应，从而稳定材料结构。
纽扣电池和软包全电池的电化学性能。（图片来源：中科院）
与此同时，硫掺杂诱导出的氧空位，也可以抑制表面活性氧损失，保护体相结构的完整性。
通过对材料表层进行多功能改性，这种富锂锰基材料具有优异的性能，特别是循环性能。经过600次循环后，纽扣电池的容量保持率可以达到82.1%，使用商用石墨负极组装的软包全电池的能量密度可以达到604 Wh kg-1，经过140次循环后的容量保持率为81.7%。
这项工作为进一步改进富锂锰基材料提供了参考。
