材料学院刘向峰Nat. Commun.：破解富锂正极材料的电压衰减难题
图/文 张继成
无钴富锂锰层状基氧化物正极材料具有比容量高、成本低等优点，被认为是下一代最具潜力的锂离子电池正极材料之一，受到全球学术界、产业界的极大关注。但是，其电压衰减、析氧等问题却严重制约了其实际应用。电压衰减与晶格氧不可逆析出以及阳离子迁移密切相关。但是，当前对于其内在的关联机制尚不明确，更是缺乏能够从根本上解决电压衰减难题的有效途径。
针对富锂锰基氧化物正极材料晶格氧不可逆释放以及电压衰减、阳离子迁移等问题，材料学院刘向峰教授等人提出了“通过扩大金属态与阴离子态之间带隙抑制电压衰减”的新策略，并借助中子衍射、同步辐射、理论计算等手段揭示了其内在的调控机理。该策略扩大了通过形成氧空穴提供容量的氧化还原区间，减缓了材料深度脱锂条件下不利的电荷转移，阻止了阳离子还原、金属-氧键断裂和局部氧分子的形成，从根本上抑制了晶格氧析出和阳离子迁移。该研究为从根本上解决富锂锰基氧化物正极材料的电压衰减难题提供了新思路，近期以“Addressing voltage decay in Li-rich cathodes by broadening the gap between metallic and anionic bands”为题发表在Nature Communications上（Nat. Commun. 2021, 12:3071）。
该论文的第一作者是特别研究助理张继成博士，刘向峰教授为通讯作者。该工作得到了物理所、上海光源、散裂中子源、德国光源等科学家的帮助以及国家自然科学基金、CAS-DOE国际合作、中科院重大仪器研制、中科院先导计划、中央高校基本建设经费等经费支持。
