高性能锂离子电池正极材料是限制下一代高能量密度锂离子电池发展的瓶颈。因此开发长循环，高倍率的锂离子电池正极材料城为目前研究的热点之一。层状的富锂锰基正极材料具有诸多优点，例如高的比容量，成本低、环境友好等，但是这种材料也具有很大的缺陷例如循环性能差，倍率性能差导电性差以及严重的电压降问题等。目前对于富锂锰基材料的研究主要集中在提高材料的循环性能，倍率性能以及减少电压降等方面。

2016年末北京大学深圳研究生院潘峰课题组[1]采用羧甲基纤维素钠(CMC)作为富锂锰基材料的粘合剂，通过与PVDF、PAN进行对比，发现CMC可明显抑制富锂锰基材料电压降的发生，并且在在500次循环以后材料仍然保持183 mAh g-1(200 mA g-1)，此文章在最后还提出了自己的观点：CMC里面的钠离子做电极材料循环的过程中掺杂到锂层当中，C轴(层间距)增加抑制了电压降的发生。（如图1所示）

图1

除去在粘合剂方面改善材料性能外，采用特殊气体对富锂锰基材料进行处理也是一种简单易行的方法。以色列的Bar-IIan University和Tel-Aviv University以及美国的Stony Brook University[2]进行合作采用NH3在400℃对电极材料进行处理，发现经过NH3处理1-2h的材料，电化学性能得到了明显的改善，并且发现在材料的表面发生了一系列的气-固反应 :Co和Mn的含量减小；结构重排，降低了Co-O, Mn-O键的配位数，并且在材料的表面形成了类尖晶石结构；Li+从材料的本体中脱出，在材料的表面形成了LiOH, Li2CO3, and Li2O.这些结构以及表面的改变深刻的影响了材料的性能。（图2）

图2

最后中南大学的赖延清课题组和香港理工大学的黄海涛[3]课题组根据前人的经验采用水热的方法首先合成了Ni-Co-Mn的前驱体，然后和一定比例的LiOH进行混合烧结后得到了内部具有三维离子通道的材料，该材料具有优异的循环和倍率性能。

该材料的结构设计比较新颖，不过锂化的过程仍然比较比较繁琐。

除了富锂锰基材料外，尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4(LNMO)具有高达4.7V vs. Li+/Li的电压平台，因此被看作是非常有潜力的高能量密度锂离子电池正极材料。然而，电池循环过程中发生在材料表面和近表面的副反应以及不可逆相变极大的影响到了它的循环容量和稳定性。

加拿大西安大略大学孙学良[4]课题组采用ALD方法将无定形TiO2包覆LNMO，发现材料颗粒表面的无定形TiO2在加热过程中并不是独立形成TiO2晶体，而是与LNMO反应，造成表面和内部的Ti掺杂。其中，表面的Ti部分进入尖晶石结构中四面体配位的位点，其余的Ti替代八面体配位的过渡金属。使得材料的阻抗明显减小，锂离子的传导率得到了很大的提高.

展望：无论是富锂锰基材料还是高电压的尖晶石材料，他们在锂离子电池中具有很大的应用前景，但是由于自身的一些缺陷，例如电压降，循环，倍率以及不可逆的相变等，目前还未完全产业化。大家对于这一类材料的改进一般集中在包覆，掺杂，形貌控制等方面。这些策略虽然能够抑制电压降等问题的发生，但是却不能从根本上解决这些问题。如果要彻底解决这些问题的，必须充分了解电压降发生的原因以及材料的相变机理，因此对于这些材料的机理研究必将是这个方向的热点。