近日，材料学院金属材料研究所潘洪革教授、刘永锋教授和高明霞教授指导的博士生张世明在提高层状富锂锰氧化物锂离子电池正极材料循环稳定性方面取得重要进展，相关成果发表在国际著名学术期刊Advanced Energy Materials上。
层状富锂锰氧化物材料具有较高的放电比容量（280 mAh g-1）和能量密度（1000Wh kg-1）有望成为锂离子电池新一代正极材料。然而，层状富锂锰氧化物正极材料循环过程中较快的容量/电压衰减、较差的循环寿命及倍率性能、较低的首次库伦效率等问题，严重阻碍了其实际应用。
针对这一问题，材料学院金属材料研究所、硅材料国家重点实验室、浙江省电池新材料与应用技术研究重点实验室潘洪革教授课题组与华南理工大学材料学院朱敏教授课题组以及清华大学深圳研究院潘锋教授课题组合作，提出了一种采用新型羧甲基纤维素钠（CMC）粘结剂改善层状富锂锰氧化物Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2（LNCMO）正极材料循环稳定性的新方法。研究显示，CMC粘结剂较强的粘结性可以有效的提高电极结构在循环过程中的稳定性；同时，CMC粘结剂中的Na+离子在循环过程中可以与脱出的Li+发生离子交换，对LNCMO正极材料进行原位掺杂，有效抑制了LNCMO正极材料循环过程中的容量/电压衰减和金属元素的溶解。因此，CMC粘结剂对电极结构和活性材料的双重改性有效提高了LNCMO正极材料的循环稳定性。20 mA g-1电流密度下，采用10 wt% CMC粘结剂改性的LNCMO正极材料，首次放电比容量高达285 mAh g-1，100次循环过程中未观察到明显的容量衰退。该方法简单、有效，适用范围广，为层状富锂锰氧化物正极材料的进一步工业化应用奠定了基础。
上述成果于2016年11月16日在线发表于Advanced Energy Materials（A Novel Strategy to Suppress Capacity and Voltage Fading of Li- and Mn-Rich Layered Oxide Cathode Material for Lithium-Ion Batteries, Advanced Energy Materials，DOI: 10.1002/aenm.201601066），论文通讯作者为浙江大学潘洪革教授和刘永锋教授，第一作者为浙江大学材料学院博士生张世明。上述研究工作得到了国家自然科学基金、科技部重大研发计划、浙江省自然科学基金、教育部创新团队等经费的资助。
