快速成形,增强富锂正极材料

作者: aeks | 发布时间: 2026-06-18 12:02 | 更新时间: 2026-06-18 12:02

学科分类: 化学工程与技术 材料科学与工程 能源动力

快速成形,增强富锂正极材料
快速成形,增强富锂正极材料

锂电池制造中的‘化成’(formation)是电池首次充放电的激活过程,传统方法采用低倍率(如0.2C)反复充放电,目的是在电极与电解液界面形成稳定的固态电解质膜(SEI/CEI),但这一过程通常耗时数小时甚至数天,显著拉长产线周期、推高制造成本。本文针对新型锂富集型层状氧化物(Li-rich layered oxide, LLO)正极材料开展研究,挑战了‘必须慢速化成’的传统认知。研究发现:常规慢速化成反而可能导致过度脱锂,使材料内部形成脆弱的锂缺陷基体,引发严重结构退化和容量衰减;而采用快速化成(如2C高倍率首次充电),虽脱锂程度较浅,却能保留关键的残余锂离子——这些离子在后续循环中发挥‘自钉扎’(self-pinning)作用,有效抑制有害的晶格滑移与旋转,增强结构可逆性,从而提升容量保持率和循环稳定性。实验数据显示,将初始充电电流密度从0.2C提高到2C后,材料的可逆容量提升20%,循环寿命延长超过36%。该机制源于残余锂对原子尺度结构演化的调控,已通过多尺度同步辐射技术(如X射线衍射、X射线吸收谱、相干衍射成像等)在微观层面得到证实。值得注意的是,这种快速化成策略不依赖钴元素(研究使用无钴LLO体系),具备良好普适性,有望推广至其他正极材料体系(如高镍三元、锰基材料等),为构建更高效、低碳、经济的电池智能制造提供新路径。

DOI: 10.1038/s41586-025-09553-3

标签: 同步辐射表征 快速化成 残余锂离子 结构可逆性 锂富集正极