目前，三元材料(Li(Ni_1-x-yMn_xCo_y)O₂)在锂电池正极材料的实际应用和理论研究中占据重要地位，与其他正极材料，如磷酸铁锂，锰酸锂等相比，三元材料具有更高的理论容量，因而备受关注。但是其循环寿命及高倍率充放性能依然阻碍该材料的更大规模应用。在我们前期的三元材料研究中，通过碳纳米管(CNTs)网络去极化效应（Nano Lett. 2014, 14, 4700-4706）,使Li(Ni_1-x-yMn_xCo_y)O₂ (NMC532)实现了250 mAh/g的实际可逆比容量（理论~280 mAh/g）,为了保持其较高比容量在长期充放电循环中的稳定性，又创造性地提出了原位提前放电（预锂化）的概念（Nano Lett. 2015, 15, 5590-5596）。然而，该碳纳米管(CNTs)体系和基于该体系的极片制备方法（真空抽滤法）并不具备普遍性，实际工业生产中一般均材料成本更低、更简单的涂覆法（slurry），因此原位提前放电（预锂化）概念是否适用于涂覆法制备的极片，除了NMC532以外，其他系列NMC材料如何响应预锂化过程成为我们接下来关注的要点。
      在云顶集团游戏登录网站深圳研究生院登录云顶集团潘锋教授的指导下，由吴忠振研究员，季顺平工程师，胡宗祥研究生等人在前期研究的基础上，采用实验与理论计算相结合方式，系统地研究了采用涂覆法制备的三元系列材料（NMC811、71515、622、532、552、442、111）极片的预锂化过程和电化学性能。结果发现，预锂化过程对常规涂覆法制备的NMC极片同样适用，相对未预锂化的样品，其循环性能和高倍率充放性能均有明显提高。不同三元组分的NMC材料对预锂化过程的响应不同，可分为两类：其一为只含二价钴的NMC材料，如：NMC552、442、111通过IR分析，预锂化过程中极片表面产生一层固体电解质界面膜（SEI），该界面膜减少了第一次充电过程中活性材料表面的不可逆反应，减少金属Mn向电解液中溶解，从而提高了材料的循环性能，但其可逆容量并没有明显增高；其二为还含有三价钴的NMC材料，如NMC811、71515、622、532，预锂化过程使得其中的三价钴演变为二价钴，同时，材料颗粒表面形成双层Li结构，即形成了更多的锂存储，不能提高了循环性能，而且还能够进一步提高可逆容量。该推论前期已经通过XRD及计算得到，在该文章中首次直接通过高分辨TEM观察到了该双层Li的存在。该研究成果离实际的工业应用更进一步，具有较强的应用价值，近期发表于ACS旗下的ACS Applied Materials & Interfaces（DOI: 10.1021/acsami.6b03730）杂志上（影响因子6.723）。该项工作得到了国家自然科学基金，广东省引进科技创新团队项目、深圳孔雀计划及深圳创新委科技计划等项目的支持。
      
      Zhongzhen Wu, Shunping Ji, Zongxiang Hu, Jiaxin Zheng, Shu Xiao, Yuan Lin, Kang Xu, Khalil Amine and Feng Pan. Pre-lithiation of Li(Ni_1-x-yMn_xCo_y)O₂ Materials Enabling to Enhance Performance for Li-Ion Battery[J], ACS Applied Materials & Interfaces.

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文章链接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.6b03730