朱华威，余海峰，江仟仟，杨兆峰，江浩，李春忠

（华东理工大学超细材料制备与应用教育部重点实验室，上海200237）

引 言

发展高性能锂离子电池是解决电动汽车“里程焦虑”问题的重要途径之一，而相比于目前市场常用的石墨负极，正极材料比容量较低，是限制锂离子电池能量密度提升的关键[1-2]。相比于磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂等正极材料，层状三元正极LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM)中Ni、Co、Mn 三种元素的协同作用使其兼具高比容量、长寿命和安全等优势，成为目前最受欢迎的正极材料之一[3]。近年来，为了进一步提升其能量密度，研究人员倾向于将NCM的工作电压拓宽至4.5 V[4-5]。然而，在高工作电位下更多锂离子从材料内部的脱出会加剧层状结构向电化学惰性的尖晶石甚至盐岩相转变，造成比电容量和电压平台的快速衰减[6]。与此同时，在充电过程中材料表面产生的Ni4+会加剧电极-电解液界面处的副反应，形成更厚的钝化层，从而影响电极材料的动力学行为[7-8]。因此，在提高NCM 正极材料工作电压的同时保持较长的循环寿命和良好的功率密度仍然是一个挑战。

表面包覆是改善层状正极材料电化学性能的有效策略之一[9-14]。然而，单一的表面包覆难以从根源上稳定材料的晶体结构。实验和理论计算表明杂原子掺杂(Ce，Mo，V，Ti 等)可以显著提高材料晶体结构稳定性[15-18]。例如，Wu 等[15]通过物理混合和一步锻烧将Ce3+引入LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2中，煅烧过程中强氧化性的Ce4+可以有效减少Li/Ni 混排，同时引入的高键能Ce3+—O 键可以有效稳定层状晶体结构，因此该材料在循环100 圈后容量保持率提高至86.9%。……