北大夏定国AM：硫化工艺增强富锂锰基正极材料的电化学稳定性

富锂过渡金属氧化物(LLOs)可提供超过250 mAh g^-1的高比容量，这源于氧氧化还原的额外贡献。然而，在深度氧化阶段形成O^(2–n)- (0<n<2)物种甚至氧气会造成结构转变，从而导致电压衰减/滞后、动力学缓慢和热稳定性差，这限制了LLO的应用。其实质关键在于提高LLO中的阴离子氧化还原稳定性。

北京大学夏定国等设计了一种针对LLOs的硫化工艺，其中硫阴离子结合到晶格结构中的氧位点并在表面形成聚阴离子。

图1 S-LLOs的合成和S-阴离子取代

通过结构表征和DFT计算证明，内部晶格中的硫阴离子可以可逆地参与氧化还原过程，并通过减轻不需要的氧氧化还原来增强整体配位稳定性。此外，表面的 S聚阴离子形成了界面稳定性的保护层。因此，LLOs的硫化作为双功能处理实现了多阴离子氧化还原和稳定的配位环境，有效地提高了材料的循环稳定性、倍率性能和长循环阶段的电压保持。

图2 S-LLOs中的硫氧化还原化学

电化学测试表明，S-LLOs具有307.8 mAh g^-1的高放电容量，经过200次循环后容量保持率高达91.5%，同时具有优异的电压维持率、倍率性能和热稳定性。这种具有多阴离子氧化还原机理的LLOs的硫化过程为设计具有优异循环性能的新型高能密度阴极材料提供了一种很有前景的策略。

图3 S-LLOs的电化学性能

Sulfuration of Li-rich Mn-based Cathode Materials for Multi-Anionic Redox and Stabilized Coordination Environment. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202109564

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北大夏定国AM：硫化工艺增强富锂锰基正极材料的电化学稳定性

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