ACS Energy Lett.：量化Li2MnO3活化过程中的容量贡献

兔兔

2020-01-30

Kalyani等人最初认为Li₂MnO₃在电化学上是不活跃的，然而，结果证明Li₂MnO₃可以在充电过程中提供足够的容量。后来，罗伯逊（Robertson）和布鲁斯（Bruce）揭示了如何通过使用纳米级颗粒激活Li₂MnO₃。观察到Li₂MnO₃的活化催生了一类新的富锂层状化合物，其提供的容量超出了传统过渡金属氧化还原极限。尽管已经对富锂化合物中氧的氧化还原理解有了进展，但对Li₂MnO₃初始电荷容量的潜在来源仍存在激烈的争论。为了解决这个问题，宾厄姆顿大学Louis F. J. Piper回顾了所有可能的电荷补偿机制，包括本体氧氧化还原、Mn⁴⁺氧化和显示容量超过350 mAh g^-1的Li₂MnO₃正极的表面降解。利用元素和轨道选择性X射线光谱技术，排除了活化Li₂MnO₃过程中Mn⁴⁺氧化和本体氧氧化的可能。定量气体演化和滴定研究表明，在活化过程中，O₂和CO₂的释放占了观察到容量的很大一部分，而表面上Mn物种减少的贡献很小。这些研究表明，尽管人们认为Li₂MnO₃对于促进富锂层状氧化物中的本体阴离子氧化还原至关重要，但Li₂MnO₃本身并不会在其初始Mn⁴⁺以上显示出本体氧氧化还原或锰氧化。简而言之，LR-NMC纳米复合材料中的Li₂MnO₃组分可作为过量锂离子的储存库，通过利用固有的TM-O价键驱动的本体氧的氧化还原作用，实现超越传统过渡金属（TM）氧化还原的容量。

Jatinkumar Rana, Joseph K. Papp, Zachary Lebens-Higgins, Mateusz J. Zuba, Lori Kaufman, Anshika Goel, Richard Schmuch, Martin Winter, M. Stanley Whittingham, Wanli Yang, Bryan D. McCloskey, Louis F. J. Piper. Quantifying the Capacity Contributions During Activation of Li2MnO3. ACS Energy Letters 2020.

DOI: 10.1021/acsenergylett.9b02799

原文链接：https://doi.org/10.1021/acsenergylett.9b02799