高容量富锂层状氧化物有望成为下一代正极材料。然而，不可逆，缓慢的阴离子氧化还原反应造成了表面氧损失以及容量和电压的衰减。

近日，四川大学郭孝东教授，吴振国基于草酸亚铁的热分解，开发了一种简便有效的气固处理方法，以在富锂氧化物正极表面构建多功能界面结构。

文章要点

1）在500 mL连续搅拌釜式反应器中加入2 M NiSO₄·6H₂O、MnSO₄·H₂O（Ni/Mn摩尔比为3：7）、2 M Na₂CO₃（沉淀剂）和0.2 M NH₃·H₂O（螯合剂）的水溶液，采用共沉淀法合成碳酸盐前驱体。PH值保持在8.0。碳酸盐前驱体Mn_0.7Ni_0.3CO₃在50 ℃下搅拌8 h后，过滤、洗涤、120 ℃下烘干12 h。将前驱体与Li₂CO₃（Li含量5%）混合研磨，500 °C预处理5 h后，在管式炉中以5 °C min^-1速率升温到850 °C，然后煅烧12 h，得到了纯净的富锂材料（Li_1.2Mn_0.56Ni_0.24O₂）（PLLR）。

2）将原始PLLR和草酸亚铁按比例混合（2 wt.%），然后在Ar气氛管式炉中于500 ℃下煅烧3 h。为了去除材料表面的反应产物（Li₂CO₃），将标记为Feox-2%样品多次洗涤、干燥，然后在300 ℃下煅烧3 h。用相同的方法得到Feox-1%和Feox-5%的样品。

3）研究发现，CO和CO₂混合气体均匀地形成了表面有氧空位的薄层尖晶石层。同时，Fe-离子的表面掺杂可以进一步提高结构的稳定性。因此，Feox-2%样品表现出极大的长循环稳定性，特别是在高倍率下（5C下PLLR在300次循环后分别为88.4%和58.2%），以及优异的倍率性能。在1和2 C下，Feox-2%的电压衰减率分别从0.0024下降到0.0018 V和0.0022下降到0.0011 V。

4）研究人员通过TG和原位变温XRD分析结果证实了气固处理的具体反应机理。X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)、循环伏安(CV)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)综合表征结果显示，富锂氧化物正极表面生成的异质层不仅能使体相结构由层向尖晶石演化，而且抑制了与电解液的副反应，有利于提高正极的电化学性能。

参考文献

Zhengcheng Ye, et al, A simple Gas-solid treatment for surface modification in Li-rich oxides cathode, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202107955

https://doi.org/10.1002/anie.202107955