层状过渡金属（TM）氧化物正极材料在高能量密度电池的基础和应用研究中引起了人们极大的兴趣。虽然人们已经提出了各种机制来解释其显著的初始容量损失，但很大程度上，人们忽略了局部结构缺陷对性能的影响。

近日，中科院物理研究所王兆翔研究员，Xuefeng Wang报道了可视化的层错，并将其与Li₂RuO₃的不完全相变相关联，以揭示在第一个循环中显著的反常容量损失。

文章要点

1）通过排除阴离子氧化还原和过渡金属迁移的干扰，研究人员清楚地揭示了初始容量损失较大的原因是未充分脱除的Li₂RuO₃中的大量层错，以及在随后的锂化过程中层错的增加。综合性能评价、物理表征和理论计算结果表明，在这两种层错中，[100]//[1ˉ10]晶界更不利于锂向锂层的扩散。同时[100]// [1ˉ10]和[110]// [1ˉ10]晶界都能延缓锂插入TM层。

2）层错的存在严重降低了锂离子的扩散动力学，阻碍了锂离子在Li层和Tm层中的重新插入，导致了显著的容量损失和看似合理的结构不可逆性。

这些发现有助于研究人员理解电化学反应中不涉及阴离子氧化还原或过渡金属迁移的层状氧化物的性能退化。同时，这项研究也为设计新型正极材料以及通过调整局部结构或减少局部结构缺陷来提高现有材料的性能提供新的思路。

Miao Han, et al, Stacking Faults Hinder Lithium Insertion in Li₂RuO₃, Adv. Energy Mater. 2020

DOI: 10.1002/aenm.202002631

https://doi.org/10.1002/aenm.202002631