中科院物理所「国家优青/杰青」禹习谦团队，最新EES！

第一作者：焦思晨，孙毓健

通讯作者：禹习谦，王雪龙，刘珏

通讯单位：中国科学院物理研究所，美国橡树岭国家实验室

禹习谦，中国科学院大学博士生导师，中国科学院物理研究所怀柔研究部副主任、研究员。2018年获国家自然科学基金委优秀青年科学基金项目资助，2023年获国家自然科学基金委杰出青年科学基金项目资助。研究方向：高能量密度锂离子电池与固态锂电池材料设计、二次电池材料与器件的同步辐射原位表征。

中科院物理所「国家优青/杰青」禹习谦团队，最新EES！

王雪龙，中国科学院物理研究所副研究员。

刘珏，美国橡树岭国家实验室研究员。

论文速览

自发现富锂无序岩石盐（DRX）正极材料的电化学活性以来，就受到了全球关注。因为它为利用氧的氧化还原反应，提供了超越传统的具有后3d过渡金属的层状结构的新方法。然而，DRX材料无序晶格中错综复杂的结构-功能关系使得研究者对潜在的氧化还原机制的认识变得模糊。

本论文研究了锂离子电池正极材料中的氧氧化还原反应，特别是针对富锂无序岩石盐(DRX)型正极材料。研究团队通过调控不同阳离子的排列，利用氟化处理改变阳离子分布，揭示了空间解耦的锂提取和电子耗尽对DRX正极材料循环性能的有益影响。

研究表明，通过局部结构调控实现的锂-电子解耦效应，能够在不牺牲容量释放的情况下，显著提高材料的循环稳定性。

图文导读

图1：DRX材料中锂原子（渗透网络）和电子（计算的pDOS）的来源概览。

图2：不同氧原子类型在脱锂过程中原子磁化的变化显示，并通过统计分析展示了LTNNO和LTNNOF在渗透网络中涉及的氧簇的变化。

图3：不稳定氧化氧原子与稳定氧原子的示意图，以及在原始状态和脱锂状态下Ti富集域内的空穴密度的空间分布。

图4：LTNNO、LTNNOF和LTNNO-ND在1.5-4.8V电压范围内，50 mA/g电流密度下30个循环的室温循环性能，以及DRX正极材料能带图和SRO如何重新排列DRX正极材料中的氧原子分布的示意图。

总结展望

本研究通过结构调控诱导的锂-电子解耦策略，有效地提高了富锂无序岩石盐型正极材料的循环稳定性，同时保持了较高的容量释放。实验结果表明，LTNNO-ND在30个循环后的容量保持率为84%，高于LTNNO的68%。

这一发现不仅为DRX材料中氧氧化还原行为的先进调控铺平了道路，也为通过控制结构无序来设计高容量、长循环寿命的锂/钠氧化物正极材料提供了新的策略。

文献信息

标题：Structural regulation-induced Li-electron disentanglement for stabilized oxygen redox of Li-excess disordered rock-salt cathode materials

期刊：Energy & Environmental Science

DOI：10.1039/D4EE00638K

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