川大/温大AM：制定局部氧环境减轻富锂材料中的电压滞后

富锂阴极材料因其卓越的能量密度（> 900 Wh kg^-1）而成为锂离子电池最有前景的选择之一。然而，充放电过程中的电压滞后降低了能量转换效率，阻碍了其在实际设备中的应用。

图1. CR64的结构表征及电化学性能

四川大学郭孝东、Lang Qiu、温州大学肖遥等深入研究了不同Li₂MnO₃比值的富锂锰基材料中电压滞后的内在机理，并提出了解决这一问题的有效方法。作者通过电化学评价、同步辐射X射线吸收光谱（XAS）、球差校正扫描透射电子显微镜（AC-STEM）与电子能量损失谱（EELS）以及DFT计算，指出氧离子在低放电电压（< 3.6 V）下的反应活性是电压滞后的根源，而层间TM迁移是否发生不会对其产生影响。

此外，通过成分调节，这项工作设计出了TM层中各种TM/Li排列的结构，进一步证实了O^2-局部环境的变化会改变其在低电压下的反应活性，从而影响迟滞行为。

图2. 不同Li₂MnO₃配比材料的结构表征

实验显示，从0.8Li₂MnO₃·0.2LiNi_0.5Mn_0.5O₂(CR 82)到0.2Li₂MnO₃·0.8LiNi_0.5Mn_{0. 5}O₂(CR 28)，随着Li₂MnO₃比值的降低，TM层从特征性的TM-TM-Li排列过渡到TM/Li-TM/Li-TM/Li排列（Li 2b 位点部分被TM离子占据），伴随着电压滞后的降低和能量转换效率的提高。

其中，TM层具有明显TM/Li紊乱的CR 28显示出15.70 mAh g^-1的轻微滞后容量和89.07%的高能量效率。对O^2-周围局部环境的调节为设计高性能阴极材料开辟了一条新途径。

图3. CR 82、CR 55、CR 46和CR 28的电化学行为

Formulating Local Environment of Oxygen Mitigates Voltage Hysteresis in Li-rich Materials. Advanced Materials 2024. DOI: 10.1002/adma.202311814

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川大/温大AM：制定局部氧环境减轻富锂材料中的电压滞后

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