如今踏揣，可充電鋰離子電池（LIB）已成為必不可少的儲(chǔ)能設(shè)備，因?yàn)樗鼈兊母吣芰棵芏冗m用于許多電子設(shè)備匾乓，如手機(jī)和電動(dòng)汽車（EV）捞稿。LIB的性能主要由陰極材料決定，陰極材料約占LIB材料總成本的30%。因此娱局，開發(fā)有效的陰極材料彰亥，來增加能量和功率密度并提高其穩(wěn)定性，這是LIB工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的重要因素衰齐。

面心立方（fcc）尖晶石LiMn2O4（LMO）因其三維（3D）結(jié)構(gòu)而受到廣泛關(guān)注任斋，可以提高離子傳輸和功率能力，特別是在高倍率下耻涛。此外废酷，LMO提供更高的標(biāo)稱電壓（約4.0 V，LiCoO2約為3.6 V）抹缕，高熱穩(wěn)定性澈蟆、低毒性和良好的安全性，可以簡(jiǎn)單地應(yīng)用于大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用歉嗓。

然而丰介，由于結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換和過渡金屬溶解背蟆，LMO的容量下降很快鉴分。Jahn-Teller畸變發(fā)生在放電狀態(tài)，涉及到立方LiMn2O4到四方Li2Mn2O4的結(jié)構(gòu)變化带膀，這導(dǎo)致了巨大的各向異性體積變化（16%）以及結(jié)構(gòu)損傷志珍。除了Jahn-Teller效應(yīng)外，Mn的溶解是最重要的問題之一垛叨。尖晶石LiMn2O4的錳溶解發(fā)生在各種情況下伦糯，如在酸溶液中、高充電狀態(tài)嗽元、HF攻擊和過放敛纲。主要溶解機(jī)制來自Mn3+歧化反應(yīng)生成Mn4+和Mn2+。

在富含Mn4+的過充過程中剂癌，Mn溶解的增加是由于在充電結(jié)束時(shí)淤翔，去鋰化結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性導(dǎo)致MnO損失，從而形成更穩(wěn)定的單相結(jié)構(gòu)佩谷。在高電位下旁壮，相變可導(dǎo)致錳從尖晶石中溶解，如下式：

Mn溶解后谐檀，MnO（Mn2+）溶解到電解質(zhì)中抡谐，并由濃度梯度和/或電場(chǎng)力驅(qū)動(dòng)遷移到陽極，從而沉積在石墨表面：

Mn0逐漸覆蓋陽極表面桐猬，干擾鋰插入石墨麦撵，也增加了陽極阻抗。此外，有人提出免胃，沉積的錳可以與電解質(zhì)中的碳酸酯和Li+反應(yīng)五垮，形成非活性的LiCO3。這個(gè)過程在持續(xù)的循環(huán)中消耗活性鋰離子杜秸，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的容量衰減放仗。

Mn溶解不僅來自歧化反應(yīng)，而且來自LiPF6分解產(chǎn)生的HF攻擊撬碟。此外诞挨，LMO陰極的容量因晶格在相變期間收縮/膨脹而惡化，在充電過程中也因λ-MnO2相位的產(chǎn)生而惡化呢蛤。

成果簡(jiǎn)介

近日惶傻，泰國詩麗梅提科學(xué)技術(shù)研究所Montree Sawangphruk等人在Communications Chemistry上發(fā)表文章，Core-shell structure of LiMn2O4 cathode material reduces phase transition and Mn dissolution in Li-ion batteries其障，利用核殼結(jié)構(gòu)的LiMn2O4來減少相變和Mn的溶解银室。

為了緩解結(jié)構(gòu)相變和Mn溶解，已經(jīng)開發(fā)了各種表面工程/包覆策略励翼，但是這通常需要復(fù)雜的合成工藝和高成本蜈敢，例如濕化學(xué)涂層和原子層沉積，不利于商業(yè)化汽抚。

在這里抓狭，使用簡(jiǎn)單的干法機(jī)械混合技術(shù)，作者合成了表面包覆納米導(dǎo)電碳的LMO陰極（LMO@C）造烁。涂層過程結(jié)束后否过，在干燥間里制造了使用LMO@C陰極和石墨陽極的18650圓柱電池。LMO@C與原始LMO(P-LMO)相比惭蟋，表現(xiàn)出優(yōu)越的循環(huán)穩(wěn)定性苗桂。因?yàn)樘季哂懈邔?dǎo)電性，減少了阻抗生長和相變告组，碳?xì)た梢詼p少電解質(zhì)和陰極之間的直接接觸煤伟、還原副反應(yīng)和錳溶解。因此惹谐，LMO@C//Li半電池持偏，在1000次循環(huán)后，容量仍有79%的保持氨肌，而P-LMO只有58%鸿秆。

LMO@C//石墨的圓柱形電池在1C下900個(gè)周期后有更高的容量保留（67.24%），而P-LMO只有46.07%怎囚。200個(gè)周期后卿叽，LMO@C的Mn溶解量相比P-LMO降低了2倍桥胞。
此外，P-LMO的原位XRD顯示考婴，當(dāng)去鋰化超過70%時(shí)贩虾，晶格參數(shù)（a/?）迅速下降，這表明與Li1-δMn2O4混合的λ-MnO2相生成沥阱。然而缎罢，LMO@C的晶格參數(shù)變化較小，這意味著Li1-δMn2O4和λ-MnO2混合相中λ-MnO2的生成較少考杉。

這些結(jié)果證實(shí)策精，碳?xì)た梢宰畲笙薅鹊販p少錳的溶解并穩(wěn)定相變，這將有助于延長電池壽命崇棠。