傳統(tǒng)的鋰離子電池一般采用鈷酸鋰材料作為正極材料，鈷酸鋰材料具有層狀結(jié)構(gòu)，其理論比容量為270mAh/g左右，但是當(dāng)鋰離子脫出超過(guò)50%時(shí)，會(huì)造成結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，引起鈷酸鋰材料的層狀結(jié)構(gòu)塌陷，因此為了保證鈷酸鋰材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，一般將鈷酸鋰材料的容量限定在140mAh/g左右，也就是將工作電壓控制在4.2V左右。
近年來(lái)隨著鋰離子電池的能量密度的持續(xù)提升，傳統(tǒng)的鈷酸鋰材料已經(jīng)無(wú)法滿足高比能鋰離子電池的需求，加之鈷是一種戰(zhàn)略金屬，價(jià)格較高，也限制了鈷酸鋰材料在動(dòng)力電池領(lǐng)域的應(yīng)用。
為了解決鈷酸鋰材料容量低、價(jià)格高的問(wèn)題，人們開(kāi)發(fā)出了富鋰材料。富鋰材料具有固溶體結(jié)構(gòu)，比容量可達(dá)300mAh/g，并且由于大量采用了價(jià)格低廉的Mn元素，極大的降低了富鋰材料的成本，是一種十分具有希望的新一代鋰離子電池正極材料。
但是富鋰材料也存在著自身固有的問(wèn)題，例如倍率性能差、循環(huán)性能差和電壓衰降等，只有解決這些問(wèn)題，才能讓廣大的電動(dòng)汽車廠商接受和采用富鋰材料動(dòng)力電池。
為了解決上述問(wèn)題，北京交通大學(xué)的Linjing Zhang等人開(kāi)發(fā)了一種兩步水熱法合成高倍率性能納米富鋰材料，該材料具有良好的循環(huán)性能和倍率性能，1C倍率下比容量可達(dá)238.7mAh/g，10C的倍率下，比容量仍然可達(dá)182.7mAh/g。
Linjing Zhang利用兩步水熱法合成了Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2材料，該方法主要包含兩個(gè)步驟，第一步利用葡萄糖在180℃下水熱法合成碳微球，作為第二部模板。在第二步水熱法合成過(guò)程中，以Ni和Mn的醋酸鹽作為原料，在450℃下合成富鋰材料，通過(guò)在其中添加不同的數(shù)量的第一步過(guò)程所合成的碳微球來(lái)改善富鋰材料Li[Li0.2Ni0.2Mn0.6]O2的形貌結(jié)構(gòu)，這些添加的碳微球模板在后續(xù)的燒結(jié)過(guò)程中會(huì)發(fā)生分解，從而不會(huì)殘存碳材料。
研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)碳微球的添加量過(guò)少時(shí)，反而會(huì)造成富鋰材料的納米顆粒發(fā)生團(tuán)聚，而碳微球過(guò)多時(shí)則會(huì)造成材料的顆粒過(guò)于松散，添加10wt%碳微球的富鋰材料具有最好的循環(huán)性能、倍率性能和最少電壓衰降。
電化學(xué)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，添加10%碳微球的富鋰材料表現(xiàn)出了最好的循環(huán)性能，電池在2.0-4.8V之間循環(huán)，電流密度為25mA/g，50次循環(huán)的容量保持了為92%，電壓衰降為4.1%。在倍率測(cè)試中發(fā)現(xiàn)該材料還具有良好的倍率性能，在1C、2C、5C和10C的倍率下，該材料的放電容量分別為238.7，219.3，204.8和182.7mAh/g。
形貌調(diào)整是改善正極材料性能的有效方法，通過(guò)減小活性物質(zhì)顆粒的粒徑可以顯著的降低Li+的擴(kuò)散路徑，改善擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)特征，但是材料顆粒的粒徑過(guò)小也會(huì)造成熱穩(wěn)定降低，顆粒團(tuán)聚和副反應(yīng)增加等問(wèn)題，因此正極材料形貌的調(diào)整需要考慮諸多因素的影響。 
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