界面化学对镍锰酸锂正极材料电化学性能影响的研究现状及分析

周 兰，李 旺，廖文俊

（上海电气集团股份有限公司中央研究院，上海200070）

近年来，对能源的巨大需求激发了高能量密度锂离子电池材料的发展，尤其是电动汽车领域，目前商业化的锂离子电池仍无法满足电动汽车对电池低成本及高能量密度的要求。尖晶石型的LiNi0.5Mn1.5O4正极材料因其价格低廉、对环境无污染、安全性能好、高能量密度等优点而成为当今锂离子电池正极材料研究的热点之一。其理论放电比容量可达146.7 mA·h/g，电压平台高达4.8V，具有超高的能量密度（650 W·h/kg）及功率密度，目前已经引起广泛关注，被认为是未来锂离子电池发展中最有前景的锂离子电池正极材料之一［1-3］。本文从LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的结构及脱嵌机理入手，对近年来国内外在LiNi0.5Mn1.5O4正极材料和电解液方面的研究进展进行总结和分析，着重探讨了界面化学对LiNi0.5Mn1.5O4正极材料电化学性能的影响情况，特别是近几年围绕LiNi0.5Mn1.5O4正极材料表面和电解液界面提出的新方法和新思路，并对今后的研究和发展趋势进行了展望。

1 LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的结构及脱嵌机制

LiNi0.5Mn1.5O4存在非化学计量比无序和化学计量比有序两种尖晶石结构，分别对应Fd3m和P4332两种空间群，如图1所示［4］，在Fd3m中，Ni和Mn原子在进行占位时，是随机分布在16d位置，Li原子位于8a位置，O原子位于32e位置；而在P4332中，Ni原子和Mn原子有序地排列在镍锰酸锂晶格结构中，Ni和Mn原子分别占据4a和12d位置，Li原子占据8c位置，O原子分别占据24e和8c位置。

图1 尖晶石型正极材料LiNi0.5Mn1.5O4结构示意图［4］Fig.1 Structural diagram of spinel LiNi0.5Mn1.5O4 cathodes［4］

P4332有序型结构LiNi0.5Mn1.5O4中的Mn为+4价，在实际制备……