目前，在锂电池的研究中，与传统商业化使用的石墨负极相比，具有更高容量的负极材料不断涌现，如Sn/Co/C，Si-C等，与之相比，正极材料已经成为锂电进一步发展的瓶颈。三元体系由于具有较高的理论容量备受关注，大众认知的电动汽车巨头特斯拉（Tesla）也采用了三元NCA材料。三元体系中，层状过渡金属氧化物Li（Ni_xCo_yMn_z）O₂（NMC）同样具有较高的理论容量（~280 mAh/g）。我们在前期的研究中，采用碳纳米管（CNTs）包覆缠绕三元颗粒Li（Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3）O₂（NMC532）得到了全活性材料去极化三元体系，该体系摒弃了传统上对电池容量没有贡献的添加剂，如集流体、导电剂和粘结剂，在3-4.8V的充放电区间，实际可逆比容量高达250 mAh/g，遗憾的是该体系的循环性能还有待提升。
 
Figure  XRD of various NMC532/CNT composite cathodes (a) and the schematic mechanisms of its activation in the prelithiation process (b)
 
       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，由吴忠振特聘研究员，季顺平工程师，郑家新博士等人在前期研究的基础上，通过实验与理论计算相结合，创新性地采用提前放电，使得该三元体系Li（Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3）O₂（NMC532）具有更好的循环稳定性能，同时，该体系的去极化特性也赋予其更高的循环容量，在3-4.2V间充放，可逆循环容量达180 mAh/g（接近理论容量），充放电100次后基本无衰减。
       实验与计算结果表明，该体系在提前放电的过程中，NMC532颗粒表面生成一层主要由CNTs和有机物组成的固体电解质界面膜（SEI）（厚度~40μm），该膜的形成有效减少了活性材料表面的不可逆反应，同时，避免了三元材料中Mn²⁺的不断溶出，对体系良好的循环性能起到重要的作用。同时，提前放电过程中， Li⁺会进一步插入活性材料表面，出现双层Li的现象，双层Li的出现，对材料的容量和倍率性能提升均有贡献。总之，提前放电的研究思路，不仅适用于该体系，对众多电池材料的研究均有参考价值。目前，该研究成果发表在最近一期的国际新材料一级杂志-《纳米快报》（Nano Letters，DOI: 10.1021，SCI 影响因子 13.5）上。


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相关链接：http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.nanolett.5b02246
Zhongzhen Wu,† Shunping Ji,† Jiaxin Zheng,† Zongxiang Hu, Shu Xiao, Yi Wei, Zengqing Zhuo, Yuan Lin, Wanli Yang, Kang Xu, Khalil Amine, and Feng Pan* Prelithiation Activates Li(Ni0.5Mn0.3Co0.2)O2 for High Capacity and Excellent Cycling Stability, Nano Letters(2015), DOI: 10.1021