锂离子电池发展到今天，在正负极材料的持续升级和电池结构的不断优化的作用下，电池的比能量已经有了非常大的提升，目前在高镍三元正极/硅碳负极的加持下，锂离子电池的比能量已经达到300Wh/kg左右，初步实现了2020年目标。然而300Wh/kg的比能量几乎是现有体系的极限值了，继续提升比能量只能更换新的材料体系，从目前的技术发展来看，正极最有可能的选择是富锂材料，负极方面主要是金属锂i。

 

       富锂材料的比容量可达250mAh/g以上，远高于目前的三元材料，能够实现400Wh/kg比能量的目标，然而富锂材料在循环过程中面临着持续的电压平台衰降，这不仅仅会造成电池比能量的降低，还会影响电池管理系统BMS的正常运行。在早期的研究中一般认为富锂材料的电压平台衰降主要是因为材料从层状结构到尖晶石结构的转变，但是最近布鲁克海文国家实验室的Enyuan Hu(第一作者)和Xiqian Yu(通讯作者)等人通过先进的检测技术发现，在循环中富锂材料中的过渡金属元素的价态持续降低，例如钴元素的从最初的Co3+/4+转变为 Co2+/3+，锰元素也转变为Mn3+/Mn4+，这些转变直接导致了富锂材料电压平台的持续衰降，同时循环过程中的氧损失会引起结构缺陷，并在富锂材料颗粒内部形成非常大的孔，这会进一步降低富锂材料的电压平台。作者认为富锂表面涂层和改性，能够有效的减少氧的释放，从而抑制富锂材料循环过程中的电压衰降。

 

       试验中Enyuan Hu采用了典型的富锂材料Li1.2Ni0.15Co0.1Mn0.55O2作为研究对象，该材料循环不同周期后充放电曲线和dQ/dV曲线如下图所示，从图中能够明显的看到随着循环次数的增加，富锂材料的电压平台呈现出了明显的衰降趋势。
 

 

      为了分析富锂材料在循环中电压衰降的机理，Enyuan Hu利用XAS工具分析了富锂材料在第1、25、46、83次循环后，材料中的Ni、Co、Mn和O元素的价态的变化趋势(如下图所示)，从图中能够看到Ni、Co、Mn三种过渡金属元素的价态随着循环次数的增加呈现了明显的下降趋势。氧原子的变化主要发生在边前区域，从下图中能够注意到随着循环次数的增加，氧原子的边前峰强度呈现了明显的减弱趋势，这表明体相中的过渡金属元素与氧元素之间的键能降低。