Small: 通过促进可逆阳离子迁移和抑制O₂逃逸获得高性能富锂正极材料

富锂锰基氧化物正极材料因比容量高、成本低等优点被认为是下一代锂离子电池最具潜力的正极材料,但是却存在晶格氧逸出、不可逆过渡金属 (TM) 阳离子迁移和电压衰减等问题,限制了其实际应用。

中国科学院大学刘向峰教授课题组提出了“通过促进可逆阳离子迁移和抑制 O2 逃逸获得高性能富锂氧化物正极材料的策略”。该工作通过在富锂正极材料的本体和表面引入氧空位和P掺杂进行综合调控,并揭示了其协同改善机制。首先,氧空位和P掺杂拉长了O-O距离,降低了阳离子迁移能垒,增强了阳离子迁移可逆性。第二,可逆阳离子迁移提高了放电电压,抑制了电压衰减和晶格氧逸出。第三,氧空位引入改变了表面的晶格排列,从层状晶格转变为尖晶石相,从而使表面晶格氧氧化还原失活并抑制了氧逃逸。第四,P掺杂增强了阳离子和阴离子之间的共价性,提高了本体的晶格稳定性。改性后的富锂氧化物正极材料倍率性能、循环稳定性、电压衰减等均获得了显著改善。这项研究提出了通过促进可逆阳离子迁移和抑制O2逃逸来调控氧氧化还原的见解,对其它氧化物正极材料的结构设计和性能调控也具有指导意义。

论文信息:

Facilitating Reversible Cation Migration and Suppressing O2 Escape for High Performance Li-rich Oxide Cathodes

Ke Chai, Jicheng Zhang*, Qingyuan Li, Deniz Wong, Lirong Zheng, Christian Schulz, Maciej Bartkowiak, Dmitry Smirnov, Xiangfeng Liu*

Small

DOI: 10.1002/smll.202201014

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202201014