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ACS Energy Letters：通過(guò)納米級(jí)相配合物阻擋晶格O遷移穩(wěn)定Li-Mn-O正極

在所有鋰離子電池插層正極中，由于陽(yáng)離子和陰離子氧化還原化學(xué)的共同作用，Li-Mn-O層狀氧化物以最低的成本提供最高的初始能量密度。然而，由于高電位（>4.5 V）下連續(xù)晶格O損失導(dǎo)致較差的循環(huán)能，阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。

基于此，北京大學(xué)潘鋒、張明建、李舜寧，國(guó)家加速器同步光源II Ge Mingyuany以及南方科技大學(xué)謝琳等人采用離子交換法成功制備了一種新型的層狀尖晶石雙相配合物L(fēng)i-Mn-O納米雜化正極，該正極具有層狀納米域和尖晶石納米結(jié)構(gòu)域的均勻和連貫集成。

圖1. Li-Mn-O正極的電化學(xué)性能

研究表明，該正極具有納米尺度的層狀尖晶石復(fù)合結(jié)構(gòu)。引入的尖晶石納米結(jié)構(gòu)域抑制了層狀納米結(jié)構(gòu)域中氧空位在高電位下的遷移率，使LS-LMO陰極能夠以>440 mA h g^-1的超高初始容量實(shí)現(xiàn)出色的長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性。

簡(jiǎn)而言之，通過(guò)納米級(jí)的層狀尖晶石相配合物，通過(guò)層狀尖晶石相配合物，LS-LMO在納米尺度上表現(xiàn)出比基準(zhǔn)層狀Li₂MnO₃正極更好的循環(huán)性能和更高的倍率性能，表明這種納米雜化結(jié)構(gòu)在增強(qiáng)電化學(xué)方面取得了巨大成功，同時(shí)為通過(guò)納米相復(fù)合策略開(kāi)發(fā)高性能正極開(kāi)辟了一條新途徑。

圖2. 層狀/尖晶石相絡(luò)合物的可逆O氧化還原

Stabilizing a Li-Mn-O Cathode by Blocking Lattice o Migration through a Nanoscale Phase Complex， ACS Energy Letters 2023 DOI：10.1021/acsenergylett.2c02507

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