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富锂相正极材料的结构式可以表示为xLi2MnO3·（1-x）LiMO2（0<x<1,M=Ni、Co、Mn）,因其充放电容量大、工作电压高及环境友好等优点,有望成为下一代高能密度锂离子电极材料而受到众多学者的高度关注。但是富锂正极材料首次库伦效率低、倍率和循环性能差等缺点制约了其广泛应用。针对上述问题,众多研究者提出了酸浸泡处理、阳离子掺杂和表面包覆等方式来改善该材料的电化学性能。但上述方法容易引起富锂材料晶体结的构稳定性降低或者离子/电子扩散系数下降等问题。本文采用Li+快离子导体对富锂正极材料进行表面包覆,得益于快离子导体具有离子/电子导电性的特性,可以在不影响基体材料结构的条件下提高基体的导电性,且快离子导体缓冲层可以有效抑制电解液对电极活性材料的腐蚀作用。主要包括以下内容:（1）通过共沉淀的方法制备富锂材料氢氧化物前驱体,探讨了烧结温度、前驱体pH及LiMO2相中M过渡金属配比等因素对富锂材料电化学性能的影响。经过热重分析（TG）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和恒流充放电等分析表明,烧结温度为900℃、前驱体pH为11?11.5、过渡金属M配比为Ni0.5Co0.2 Mn0.3时,材料具备最佳电化学性能。在电压范围2.0?4.6V内,以0.1C的倍率进行充放电,该样品的充放比电容量分别为323.6 mAh/g和245.3 mAh/g,库伦效率为76.46%。在充放电循性能测试过程中,经过60次充放电后容量保持率为93.64%,容量损失15.6mAh/g。（2）以富锂正极材料0.6Li2MnO3·0.4Li Ni0.5Co0.2 Mn0.302为基体,采用快离子导体材料Li0.34La0.51TiO3对其进行表面包覆,选择包覆量为基体质量的1%、3%和5%,通过 XRD、SEM 和能谱（EDS）分析表明,包覆前后 0.6Li2MnO3·0.4Li Ni0.5Co0.2 Mn0.3O2样品的晶体结构没有发生改变,Li0.34La0.51TiO3成功包覆在0.6Li2MnO3·0.4Li Ni0.5Co0.2 Mn0.3O2晶体颗粒表面。未进行表面包覆的0.6Li2MnO3-0.4Li Ni0.5Co0.2 Mn0.3O2经过60次循环后,放电比容量为减少19.2mAh/g,容量保持率为92.2%。对比研究表明,当Li0.34La0.51TiO3包覆量为1%时,材料的电化学性能最好,首次库伦效率为77.09%,样品经过80次循环比容量仅衰减11.1 mAh/g,容量保持率为95.42%。（3）通过水热法合成Li0.34La0.46Sr0.05TiO3快离子导体表面包覆6Li2MnO3·0.4Li Ni0.5Co0.2 Mn0.3O2复合正极材料,选择Li0.34La0.46Sr0.05TiO3快离子导体的包覆量分别为1%、3%和5%。经过晶体结构、表面形貌和能谱分析表明,包覆后0.6Li2MnO3·0.4Li Ni0.5Co0.2 Mn0.3O2 样品衍射峰并未发生偏移,Li0.34La0.46Sr0.05TiO3沉积在基体样品的晶体颗粒表面。首次充放电测试表明,包覆前后样品具有高度一致的充放电平台,Li0.34La0.46Sr0.05TiO3并没有改变基体样品的锂离子脱嵌机制。1%Li0.34La0.46Sr0.05TiO3包覆样品首次库伦效率分别为81.17%,高于基体样品的76.46%。循环性能测试中,1%、3%和5%包覆样品经过80次循环后,保持率分别为98.48%、96.74%和91.91%。循环伏安和电化学阻抗结果表明,Li0.34La0.51TiO3和Li0.34La0.46Sr0.05TiO3包覆层有效抑制了电解液与活性材料的副反应,提高了锰基富锂正极材料的稳定性。另外,快离子导体包覆层降低了基体样品的电荷转移电阻,提高了 Li+的扩散速率。
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