富锂锰层状氧化物（LMRs）由于具有超强的阴离子氧化还原行为和强大的市场竞争力，已成为高能量密度锂离子电池的实用正极材料。然而，与阴离子氧化还原化学反应相关的动力学缓慢（相对于Li/Li+，<3.5 V）使LMRs具有化学不可逆性（第一循环不可逆性，不良的速率特性，电压衰减），这严重限制了其实际应用。

近日，国立蔚山科学技术院Sang Kyu Kwak，Jaephil Cho，韩国浦项加速器实验室（PAL）Min Gyu Kim报道了通过对Li_1.15Mn_0.51Co_0.17Ni_0.17O₂晶格体系中相对局部和非局部过剩Li的比较研究，揭示了这种化学不可逆性的结构起源。

文章要点

1）研究人员将Operando精细间隔X射线吸收光谱与原子分辨扫描透射电子显微镜（STEM）相结合，实时观察过渡金属-氧（TM-O）氧化还原化学与TM迁移行为之间的相互作用。密度泛函理论计算表明，LMR结构中的过量Li局部化减弱了TM-O的共价性和稳定性，导致整体化学不可逆性。

2）基于上述研究，研究人员开发出一种新的结构设计，用于实际可行和高度化学可逆的LMRs。

Jaeseong Hwang, et al, Excess-Li Localization T riggers Chemical Irreversibility in Li- and Mn-Rich Layered Oxides, Adv. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adma.202001944

https://doi.org/10.1002/adma.202001944