目前，在锂电池的研究中，与传统商业化使用的石墨负极相比，具有更高容量的负极材料不断涌现，如Sn/Co/C，Si-C等，与之相比，正极材料已经成为锂电进一步发展的瓶颈。三元体系由于具有较高的理论容量备受关注，大众认知的电动汽车巨头特斯拉（Tesla）也采用了三元NCA材料。三元体系中，层状过渡金属氧化物Li（Ni_xCo_yMn_z）O₂（NMC）同样具有较高的理论容量（~280 mAh/g）。我们在前期的研究中，采用碳纳米管（CNTs）包覆缠绕三元颗粒Li（Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3）O₂（NMC532）得到了全活性材料去极化三元体系，该体系摒弃了传统上对电池容量没有贡献的添加剂，如集流体、导电剂和粘结剂，在3-4.8V的充放电区间，实际可逆比容量高达250 mAh/g，遗憾的是该体系的循环性能还有待提升。
 
Figure  XRD of various NMC532/CNT composite cathodes (a) and the schematic mechanisms of its activation in the prelithiation process (b)
 
       在北京大学深圳研究生院新材料学院潘锋教授的指导下，由吴忠振特聘研究员，季顺平工程师，郑家新博士等人在前期研究的基础上，通过实验与理论计算相结合，创新性地采用提前放电，使得该三元体系Li（Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3）O₂（NMC532）具有更好的循环稳定性能，同时，该体系的去极化特性也赋予其更高的循环容量，在3-4.2V间充放，可逆循环容量达180 mAh/g（接近理论容量），充放电100次后基本无衰减。
       实验与计算结果表明，该体系在提前放电的过程中，NMC532颗粒表面生成一层主要由CNTs和有机物组成的固体电解质界面膜（SEI）（厚度~40μm），该膜的形成有效减少了活性材料表面的不可逆反应，同时，避免了三元材料中Mn²⁺的不断溶出，对体系良好的循环性能起到重要的作用。同时，提前放电过程中， Li⁺会进一步插入活性材料表面，出现双层Li的现象，双层Li的出现，对材料的容量和倍率性能提升均有贡献。总之，提前放电的研究思路，不仅适用于该体系，对众多电池材料的研究均有参考价值。目前，该研究成果发表在最近一期的国际新材料一级杂志-《纳米快报》（Nano Letters，DOI: 10.1021，SCI 影响因子 13.5）上。


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相关链接：http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.nanolett.5b02246
Zhongzhen Wu,† Shunping Ji,† Jiaxin Zheng,† Zongxiang Hu, Shu Xiao, Yi Wei, Zengqing Zhuo, Yuan Lin, Wanli Yang, Kang Xu, Khalil Amine, and Feng Pan* Prelithiation Activates Li(Ni0.5Mn0.3Co0.2)O2 for High Capacity and Excellent Cycling Stability, Nano Letters(2015), DOI: 10.1021