Nature Mater.：富锂层状氧化物电极中的可逆阳离子迁移可缓解电压衰减和氧化还原不对称性
兔兔
随着电气化交通的出现，人们迫切需要改进可充电锂离子电池。特别是，正极材料的能量密度上限是阻碍绿色能源技术全面应用的主要因素。在有望超越这些限制的正极材料中，富含锂的层状氧化物因其高可逆能力（超过250 mAh g−1）和高压阴离子氧化还原化学而极具希望。尽管富含锂的层状氧化物电极的能量密度很高，但由于循环中的大量电压衰减而阻碍了其在电池中的实际应用。这种电压衰减被广泛认为是由于不可逆过渡金属迁移导致的结构重排引起的。由于防止这种自发的阳离子迁移是很困难的，因此需要将范式转向对其可逆性的管理。在此，韩国首尔国立大学Kisuk Kang等人通过改变层状结构中氧的堆积顺序，证明可以显著改善锂镍锰氧化物阳离子迁移的可逆性，从而显著降低电压衰减。通过实验直观地描述了阳离子迁移卓越的循环可逆性，第一性原理计算表明，一种O2型结构限制了过渡金属在Li层内的迁移，有效地简化了过渡金属的返回迁移路径。此外，增强的可逆性减轻了传统富锂电极中阴离子氧化还原的不对称性，促进了高电位阴离子还原，从而降低了后续的电压滞后。这一研究结果表明，调节阳离子迁移的可逆性是降低富锂层状材料电压衰减和滞后的一种实用策略。
Donggun Eum, Byunghoon Kim, Sung Joo Kim, Hyeokjun Park, Jinpeng Wu, Sung-Pyo Cho, Gabin Yoon, Myeong Hwan Lee, Sung-Kyun Jung, Wanli Yang, Won Mo Seong, Kyojin Ku, Orapa Tamwattana, Sung Kwan Park, Insang Hwang, Kisuk Kang. Voltage decay and redox asymmetry mitigation by reversible cation migration in lithium-rich layered oxide electrodes. Nature Materials 2020.
DOI: 10.1038/s41563-019-0572-4
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41563-019-0572-4