厦大团队在《自然》发表突破性研究成果——富锂正极材料容量与循环双提升

东南网6月21日讯（福建日报记者 李珂） 记者从厦门大学获悉，6月17日，厦大材料学院彭栋梁、谢清水团队联合美国西北大学李坚涛博士在国际顶级学术期刊《自然》发表了一项突破性研究成果。

针对富锂锰基正极材料“高容量与长循环难以兼得”的行业痛点，该研究团队创新提出一种高效快速化成策略，不仅将电池比容量提升20%、循环性能提升36%，更为富锂正极材料的商业化落地开辟了新路径，也为基于富锂层状氧化物正极的锂电池实际应用提供了理论依据与技术路径。

据介绍，锂离子电池作为当前最重要的储能技术之一，其化成工艺在很大程度上决定了电池的性能与制造成本。传统化成工艺通常采用低倍率进行充放电循环，以构建稳定的电极/电解质界面膜，让电池内部的化学体系能够进入一个稳定、高效的工作状态，但这一过程通常耗时且能耗高，同时可能诱发其他有害的副反应。

针对上述问题，研究团队对组装的富锂电池进行高速率化成，系统考察了快速化成策略对正极材料第一圈及随后长循环过程中的结构演变与电化学行为的影响。

研究发现，采用高速率化成时，正极材料中残余锂离子能够通过自钉扎（即残余锂离子锚定晶格缺陷，抑制结构劣化）效应，有效抑制化成过程中的结构劣化；而且，快速化成阶段所诱导的低浓度结构缺陷，能够降低后续更高荷电状态下循环时材料产生的晶格应变累积。由此，电池的比容量和循环性得以分别提升20%和36%。

不仅如此，快速化成策略还具有良好的普适性，能够推广到不同成分的富锂正极材料，并适配不同的电解液体系与不同的负极材料（如石墨、钛酸锂、锂金属等），为富锂正极材料及其器件的实际应用提供了新思路。

这篇论文的第一作者是厦门大学材料学院2022级博士生范孟健。该研究工作得到国家自然科学基金项目、福建省科技计划项目、中央高校基本科研业务费的资助。