前言：

富锂材料由于其较高的比容量比能量，较低成本，以及环境友好等特点受到广泛关注。被认为是很有前景的正极材料，但是该材料也面临一些诸如结构不稳定，循环倍率性能差，循环过程电压平台降低等问题，这些问题被证明与Li₂MnO₃的分解，以及富锂材料表面形成尖晶石结构有关。另外一个原因是高压过程中产生的氧空位促进过渡族金属原子的迁移和结构的转变，导致锂离子迁移通道的堵塞从而引起性能下降。目前，很多研究表明表面改性措施比如表面包覆AlF₃、Al₂O₃，以及结构设计包括制备微米球、纳米棒等结构能在一定程度上抑制电压的衰减，提高了材料结构的稳定性。然而由于相结构的转变，在循环过程中电压和容量的衰减还是无法避免。先前有报道提出层状与尖晶石状混合结构材料中尖晶石网络可以有效抑制氧的活性和锂离子扩散的各向异性，提高正极性能。

图1 合成示意图

图2 循环性能和倍率性能以及结构示意图

中南大学Ming Xu等人介绍了一种简单通用的制备在外延生长的尖晶石与层状复合结构方法。制备过程如图1，以介孔结构的微米球作为前驱体通过减少复合物中Li的含量，合成线性锂离子通道外源性结构。结构如图2e，这种结构有助于锂离子的传输，以及抑制在高电压电化学过程中氧的活性使得材料结构更稳定，因而具有更好的倍率性能和循环性能。循环性能如图2（f，g）0.2C的电流密度下循环100圈容量保持在286 mA h g⁻¹。1C电流密度下循环100圈容量为240 mA h g^-1。倍率性能如图2d，在 0.1、0.5、1.0、 3.0 和 5.0 C的容量分别为307，282， 269， 227，200 mA h g⁻¹。并且电压衰减的情况得到有效改善图2（h）。

论文链接：Xu, Ming, et al. Engineering hetero-epitaxial nanostructures with aligned Li-ion channels in Li-rich layered oxides for high-performance cathode application. Nano Energy 35 (2017): 271-280.