唐代春，董金平，孙 洋，林明翔，徐凯琪，闫 勇，陈 彬，王 昊，黄学杰

（中国科学院物理研究所，北京 100190）

1 正极材料

1.1 层状氧化物正极材料

Sugiyama 等[1]通过μ 介子自旋弛豫实验研究了Li2MnO3的基态磁性和锂离子扩散行为。研究表明， 低温时Li2MnO3中的锰离子呈现bc 轴自旋反向排列而a 轴自旋同向排列的反铁磁结构。锂离子主要沿c 轴方向透过LiMn 层传输，室温下其扩散系数约4.7×10-11cm2/s，活化能为0.156 eV。Cook 等[2]通过水热法制备了不同组成的o-LiMn1-xAlxO2（正交晶系的LiMn1-xAlxO2）样品。XRD 测试结果表明，所有样品均为纯相，即使在Al 含量很高时，样品也结晶为正交晶系。对所有的o-LiMn1-xAlxO2样品进行恒电流循环测试，结果表明，材料的结构会发生从层状到尖晶石的转变。 对于 x=0.25 的o-LiMn1-xAlxO2样品，原位同步辐射XRD 证实了这种结构转变。这种样品具有较高的首周放电比容量（160 mA·h/g），但在以后的循环中仍存在严重的容量衰减，可见用Al 替代Mn 来阻止材料结构转变不是一个可行的办法。Tavakoli等[3]发现在充放电循环中，Mg 掺杂的LiNi0.80Co0.15Al0.05O2正极材料分解较少，使得电池循环性能显著提高，这可能是由于热力学稳定性和动力学因素造成的。作者使用高温氧化融化溶液量热法研究了掺入Mg 后体系的焓变，结果表明：相比于未掺杂的材料，掺杂Mg 后样品的自由能更小，更稳定。这种稳定性主要是由于在Mg2+附近，Ni2+是短程有序的，使其在结构中的结合更强。Noh等[4]通过共沉淀法合成Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2前体，得到了振实密度为2.2 g/cm3、平均颗粒直径为7 µm 的球形颗粒。用这种优化的前体得到LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2材料的振实密度为2.6 g/cm3，优化了的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的首周放电容量为204 mA·h/g，首周库仑效率为92%。……