正极材料是锂电池最为关键的原材料，占锂电池成本的30%以上。其中，尖晶石型LiMn₂O₄嵌锂化合物是一种重要锂电正极材料，是目前世界范围内已进入商业化的正极材料之一，具有以下优点：

①锰(Mn)储量丰富，尤其是我国更是储锰大国，资源丰富，因此其电池成本可大大降低，有利于大批量工业化生产和应用；

②由LiMn₂O₄阴极制成的电池安全性好，耐过冲放电，甚至无需保护电路；

③锰(Mn)无毒无污染，其再生利用问题的解决在一次电池中已经积累丰富的经验，因此采用LiMn₂O₄阴极材料对环境保护有利。

LiMn₂O₄立方尖晶石晶胞结构

总之，晶石型LiMn₂O₄正极材料被普遍认为是最具有发展潜力的储能材料之一，其制备工艺也成为了业界的一个研究热点。

锰酸锂的先进制备工艺

制备LiMn₂O₄正极材料的常用方法，主要有固相法、溶胶-凝胶法、共沉淀法和燃烧法等。固相法具有操作工艺简单、可大批量生产及成本低廉等优点，但煅烧温度较高；溶胶-凝胶法的优点是产物颗粒细小，化学成分均匀，纯度较高，但成本较高，不利于大规模生产；共沉淀法的优点是容易控制合成条件，制备的样品颗粒分散均匀、细小、结晶度好，但生产工艺流程繁琐，控制操作比较麻烦。这些方法都存在制备时间过长、工艺繁杂、过程不易掌控等缺点。

为了更高效低成本地制备LiMn₂O₄，目前业界已经开始研究微波辐射在正极材料的制备上的应用。如微波诱导燃烧合成，又称为微波辅助或者微波激活燃烧合成，是一种在纳米材料领域中当红，有着广阔应用前景的工艺。查阅可知，它是在自蔓延高温合成和低温燃烧合成的基础上发展起来的技术，主要利用微波快速升温到反应物着火温度，从而引燃反应生成纳米材料。

与上述制备方式相比，微波辐射具有处理时间短、能耗低的优点，可将反映时间从数小时缩短到秒。而且可获得特殊结构的材料，产物粒径小且尺寸比较均匀，同时材料的初始容量和容量保持率都有所提高。最重要的是，在合成过程还可以利用掺杂改性技术，提高尖晶石型 LiMn₂O₄正极材料的循环稳定性。

Cu掺杂LiMn₂O₄正极材料样品SEM图

商业化关键

显然，利用微波诱导燃烧合成法合成电极材料，将会降低电极材料生产成本。但是在微波辐射下纳米粒子的生长情况会受很多因素的影响，如燃料的种类、反应物的量、微波功率、反应温度、pH等都是微波诱导燃烧过程的控制参数。这些因素会对纳米材料的晶型、尺寸、比表面积、发光性能、磁性等产生很大影响。

到底该如何让这种具有前景的工艺踏上锰酸锂正极材料的赛道呢？欢迎关注11月24-26日即将在珠海举办的“2022年全国新能源粉体材料暨增效辅材创新发展论坛（第二届）”。届时，来自湖南工程学院的苏长伟教授将发表题为《微波诱导燃烧法制备锰酸锂正极材料及其性能研究》的报告，介绍微波诱导燃烧合成尖晶石锰酸锂的工艺及其电化学性能，并为其工业化生产指明方向，欢迎大家关注！

关于报告人

苏长伟，男，1980 年生，博士，教授，硕士研究生导师，湖南省电池行业协会理事，中国仪表功能材料学会委员，《电池》期刊的特邀审读专家，湖南纳菲尔科技有限公司技术顾问，上海丰豫新材料公司技术总工。研究方向为电化学制备功能材料，主持或参与国家自科学基金3项，以第一发明人申请并获得授权中国发明专利6件，出版物理化学实验教材1部，发表学术论文60余篇，获得国家发明奖二等奖（2011年，“高耐磨性、高耐蚀性、环保型钨合金电镀技术研发及应用”）1项，获得云南省自然科学奖二等奖（“离子电池锰酸锂正极材料制备与性能研究”2019年）。2019年获得云南省万人计划青年拔尖人才，2018年获得常德市高新区特殊人才补贴。

珠海新能源论坛会务组

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