研究发明低曲折电极设计助力高性能LMO电池开发

据国外媒体报道，华中科技大学研究团队提出了在介观尺度上增强动态相稳定性，抑制Mn溶解的策略，可促进高性能尖晶石LiMn2O4的开发相关论文已发表在《能源材料进展》杂志上

谢教授解释说，LMO具有成本低，安全可靠，工作电压高，三维锂离子传输通道快等优点，被认为是一种很有前途的动力锂离子电池正极材料。

可是，LMO的循环稳定性限制了其大规模应用，其两大挑战是不可逆相变和锰溶解在循环重复过程中，从尖晶石结构的LiMn2O4到有缺陷的尖晶石结构的λ—MnO2和LiMn3O4，甚至是岩盐结构的MnO发生不可逆的相变

不可逆相变的不断积累导致LMO颗粒产生裂纹，而LMO颗粒裂纹新暴露的表面可以与电解质相互作用，从而促进LMO中Mn的溶解，导致LMO表面的过度锂化，进而加速不可逆相变和颗粒裂纹以上问题都会导致LMO颗粒的变质，性能迅速下降，尤其是在快速充电的情况下

谢教授说，他的团队提出了先进的策略，包括元素掺杂，表面改性和形貌控制，以减少LMO粒子的降解例如，用金属元素和非金属元素作为掺杂元素替代微量的Mn，使掺杂元素与o形成稳定的化学键，牢固的化学键使LMO保持稳定的结构，从而实现LMO更好的电化学性能

用Al2O3，TiO2，ZrO2，Li3PO4等化合物作为LMO表面的涂层，相当于人造CEI，减少了LMO与电解液的直接接触，从而抑制了Mn的溶解和体积变化此外，调整LMO的结构，如纳米结构材料和截断八面体晶体结构的设计，也是提高性能的有效手段这些策略主要集中在改性活生物体材料本身的改性上

谢教授说:本文从电极结构设计的角度减少了的退化，从而提高了的循环稳定性采用冰模板法构建基于CMC粘合剂的低曲折度LMO电极，得到的电极横截面将有一条直通道贯穿电极

谢教授还说:低曲折度的结构使电极具有快速的锂离子扩散和低浓差极化，从而在电极微区实现均匀的电化学反应此外，快速的锂离子输运动力学和低曲折度的LMO介观反应有效缓解了不可逆相变和Mn的溶解，抑制了LMO颗粒中裂纹的产生

谢教授说:快速的离子传输动力学行为和稳定的相结构赋予电极优异的倍率性能和循环稳定性，使其成为更具竞争力的阴极低曲折电极结构的设计为开发高性能LMO电池提供了新的途径