JACS：调节阴离子氧化还原电位降低富锂正极材料的电压滞后

Nanoyu

2023-02-11

表现出阴离子和阳离子氧化还原的层状富锂氧化物 (LRO) 由于其高储能能力而被广泛研究。然而，电压滞后会降低电池的能量转换效率，是 LRO 商业应用的关键限制。

在此，东莞散裂中子源科学中心Lunhua He，北京大学夏定国教授使用具有 C2/c 和 P2₁/m 对称性的两种 Li₂RuO₃ (LRO) 模型材料，通过中子衍射、原位 X 射线粉末衍射、X 射线吸收光谱探索电压滞后与 Li₂RuO₃ 电子结构之间的关系、宏观磁研究和电子顺磁共振 (EPR) 光谱学。

文章要点

1）具有隔离例如电子填充的LRO正极材料的电荷转移带隙降低，降低了阴离子氧化还原的氧化电位，因此显示出降低的电压滞后。

2）研究人员进一步合成了具有实际意义和不同电子自旋态的锰基富锂正极材料。具有隔离电子填充的低自旋 Li_1.15Ni_0.377Mn_0.473O₂ 表现出较低的电压滞后和较高的能量转换效率。进一步，通过密度泛函理论计算使这一发现合理化。

这一发现应该为设计和制备用于基于阴离子氧化还原活性的下一代高能量密度锂离子电池的高能层状富锂正极材料提供关键指导。

参考文献

Yuxuan Zuo, et al, Regulating the Potential of Anion Redox to Reduce the Voltage Hysteresis of Li-Rich Cathode Materials, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.2c11640

https://doi.org/10.1021/jacs.2c11640