尖晶石型LiMn₂O₄（LMO）正极材料的低容量和容量衰减限制了锂离子电池的应用。尽管将LMO的电势窗口扩展到3V以下可以获得双倍的容量，然而由于严重的Jahn-Teller畸变而导致的快速容量损失，因此很难实现。

近日，北京大学Jiaxin Zheng，潘峰教授报道了通过实验结合大量从头算，证明了LMO中Mn³⁺O₆八面体的单个Jahn-Teller畸变之间存在协同效应，即协同Jahn-Teller畸变（CJTD），导致难以获得双倍锂插层容量。

文章要点

1）研究人员进一步提出阳离子无序（Mn位过量Li和Li/Mn交换）可以本质上抑制Mn³⁺O₆八面体的CJTD。阳离子无序破坏了Mn³⁺排列的对称性，破坏了单个JT中心畸变的相关性，阻止了Mn³⁺-O键沿一个方向畸变。有趣的是，随着CJTD的抑制，尖晶石LMO中原有的八面体空位被激活，并可以作为额外的锂离子储存位，获得具有良好可逆循环稳定性的微米LMO的双倍容量。

Changjian Zuo, et al, Double the Capacity of Manganese Spinel for Lithium-Ion Storage by Suppression of Cooperative Jahn–Teller Distortion, Adv. Energy Mater. 2020

DOI: 10.1002/aenm.202000363

https://doi.org/10.1002/aenm.202000363