工程科学学报.第44卷，第3期：367-379.2022年3月 Chinese Journal of Engineering,Vol.44,No.3:367-379,March 2022 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.04.003;http://cje.ustb.edu.cn 锂离子电池富锂正极材料的包覆改性研究进展 杨 溢2)，何亚鹏2，张盼盼2，郭忠诚2，)，黄惠2,3四 1)昆明理工大学治金与能源工程学院，昆明6500932)云南省治金电极材料工程技术研究中心，昆明6501063)昆明理工恒达科技股份 有限公司.昆明650106 ☒通信作者，E-mail:huihuanghan(@kmust..edu.cn 摘要随着新能源汽车及储能行业的快速发展，传统正极材料难以满足人们对电池高能量、高密度锂电池的要求。富含 Li和Mn的层状氧化物xLi2MnO(1-x)LiMO2(M=Ni,Mn,Co,其高比容量可超过250mAhg',有希望成为下一代锂离子电 池最理想的正极材料.但是，富锂材料仍存在首次循环不可逆容量高、循环性能差和倍率容量低等问题，为解决这些问题，本 文阐述了富锂正极材料的结构和电化学反应之间的构效关系，讨论了金属氧化物、金属氟化物、碳、导电聚合物和锂离子导 体等涂层材料对富锂正极材料电化学性能的影响规律及作用机理，同时还对以上涂层在富锂正极材料中应用的优缺点进行 了总结.最后，对锂离子电池富锂正极材料的包覆改性的未来发展发现作出展望 关键词锂离子电池：富锂材料：包覆改性：倍率性能：循环稳定性 分类号TM912.9 Research progress on coating modification of lithium-rich cathode materials for lithium-ion batteries YANG Yi2),HE Ya-peng2 ZHANG Pan-pan 2 GUO Zhong-cheng2),HANG Hui 1)Faculty of Metallurgical and Energy Engineering.Kunming University of Science and Technology,Kunming650093.China 2)Metallurgical Electrode Material Engineering Technology Research Center of Yunnan Province,Kunming 650106,China 3)Kunming Hendera Science and Technology Co.Ltd.,Kunming 650106,China Corresponding author,E-mail:huihuanghan @kmust.edu.cn ABSTRACT With the rapid development of new energy vehicles and the energy storage industry,traditional cathode materials often do not meet people 's expectations of high energy output and high density for lithium-ion batteries.The layered oxide xLizMnO3(x)LiMO2(M=Ni,Mn,Co),rich in Li and Mn,is expected to be an ideal anodic material for the next generation of lithium- ion batteries owing to its high specific capacity exceeding 250 mAh'g.However,the Li-rich materials still suffer from high irreversible capacity loss at the first cycle,poor cycle performance,and inferior rate capacity.The voltage decay mechanism of lithium- rich manganese-based cathode materials involves factors such as surface phase transition,anion redox,transition metal migration,and oxygen release.As a commonly used modification method,the coating can effectively solve these problems.At present,the coating modification mechanism of cathode materials mainly includes the following three types.(1)Surface coatings can reduce the direct contact between lithium-rich materials and electrolytes.They stabilize the interface,prevent excessive metal dissolution,and effectively prevent the surface structure of the active material from collapsing.(2)Surface coatings can reduce oxygen activity,improve irreversible oxygen loss,inhibit solid electrolyte interphase(SEI)film growth,and improve material thermal stability.(3)Surface coatings can improve the conductivity of the positive electrode active material,which builds a conductive network on the surface to provide a fast 收稿日期：2020-11-03 基金项目：国家自然科学基金资助项目(52064028.22002054.51504111)：中国博士后科学基金资助项目(2018M633418)锂离子电池富锂正极材料的包覆改性研究进展 杨    溢1,2)，何亚鹏1,2)，张盼盼1,2)，郭忠诚1,2,3)，黄    惠1,2,3) 苣 1) 昆明理工大学冶金与能源工程学院，昆明 650093    2) 云南省冶金电极材料工程技术研究中心，昆明 650106    3) 昆明理工恒达科技股份 有限公司，昆明 650106 苣通信作者， E-mail: huihuanghan@kmust.edu.cn 摘    要    随着新能源汽车及储能行业的快速发展，传统正极材料难以满足人们对电池高能量、高密度锂电池的要求. 富含 Li 和 Mn 的层状氧化物 xLi2MnO3 ·(1–x)LiMO2 (M=Ni，Mn，Co)，其高比容量可超过 250 mA·h·g–1，有希望成为下一代锂离子电 池最理想的正极材料. 但是，富锂材料仍存在首次循环不可逆容量高、循环性能差和倍率容量低等问题，为解决这些问题，本 文阐述了富锂正极材料的结构和电化学反应之间的构效关系，讨论了金属氧化物、金属氟化物、碳、导电聚合物和锂离子导 体等涂层材料对富锂正极材料电化学性能的影响规律及作用机理，同时还对以上涂层在富锂正极材料中应用的优缺点进行 了总结. 最后，对锂离子电池富锂正极材料的包覆改性的未来发展发现作出展望. 关键词    锂离子电池；富锂材料；包覆改性；倍率性能；循环稳定性 分类号    TM912.9 Research  progress  on  coating  modification  of  lithium-rich  cathode  materials  for lithium-ion batteries YANG Yi1,2) ，HE Ya-peng1,2) ，ZHANG Pan-pan1,2) ，GUO Zhong-cheng1,2,3) ，HANG Hui1,2,3) 苣 1) Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China 2) Metallurgical Electrode Material Engineering Technology Research Center of Yunnan Province, Kunming 650106, China 3) Kunming Hendera Science and Technology Co. Ltd., Kunming 650106, China 苣 Corresponding author, E-mail: huihuanghan@kmust.edu.cn ABSTRACT    With the rapid development of new energy vehicles and the energy storage industry, traditional cathode materials often do  not  meet  people ’s  expectations  of  high  energy  output  and  high  density  for  lithium-ion  batteries.  The  layered  oxide xLi2MnO3 ·(1−x)LiMO2 (M=Ni, Mn, Co), rich in Li and Mn, is expected to be an ideal anodic material for the next generation of lithium￾ion  batteries  owing  to  its  high  specific  capacity  exceeding  250  mA·h·g−1.  However,  the  Li-rich  materials  still  suffer  from  high irreversible capacity loss at the first cycle, poor cycle performance, and inferior rate capacity. The voltage decay mechanism of lithium￾rich manganese-based cathode materials involves factors such as surface phase transition, anion redox, transition metal migration, and oxygen  release.  As  a  commonly  used  modification  method,  the  coating  can  effectively  solve  these  problems.  At  present,  the  coating modification  mechanism  of  cathode  materials  mainly  includes  the  following  three  types.  (1)  Surface  coatings  can  reduce  the  direct contact between lithium-rich materials and electrolytes. They stabilize the interface, prevent excessive metal dissolution, and effectively prevent the surface structure of the active material from collapsing. (2) Surface coatings can reduce oxygen activity, improve irreversible oxygen  loss,  inhibit  solid  electrolyte  interphase  (SEI)  film  growth,  and  improve  material  thermal  stability.  (3)  Surface  coatings  can improve the conductivity of the positive electrode active material, which builds a conductive network on the surface to provide a fast 收稿日期: 2020−11−03 基金项目: 国家自然科学基金资助项目（52064028，22002054，51504111）；中国博士后科学基金资助项目（2018M633418） 工程科学学报，第 44 卷，第 3 期：367−379，2022 年 3 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 44, No. 3: 367−379, March 2022 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.04.003; http://cje.ustb.edu.cn