对高性能电池的迫切需求激发了过渡金属氧化物(TMO)基高电压锂离子电池正极材料的开发。高电压运行下引发的复杂的化学反应,其概念和机理一直备受争议。
近日,美国劳伦斯伯克利国家实验室Wanli Yang,SLAC国家加速器实验室Thomas P. Devereaux,中科院物理研究所李泓研究员,北京大学深圳研究生院潘锋教授报道了通过研究Li2MnO3体和表面的Mn和O态,阐明了Mn(III/IV)氧化还原主导了Li2MnO3的可逆体氧化还原,而初始电荷平台来自氧释放和碳酸盐分解的表面反应。同时,在任何电化学阶段都不涉及晶格氧氧化还原。
文章要点
1)碳酸盐的生成和分解突出了Li2MnO3表面的催化性能,从而激发了以Li2MnO3作为电催化剂的Li-CO2/空气电池。
2)Li2MnO3中无晶格氧氧化还原质疑了富Li化合物中氧氧化还原机制,光谱研究比较发现其与常规材料中的氧氧化还原具有相同的性质。
这些发现为阐明和控制高性能正极的氧活度提供了指导,并为使用富碱性材料进行催化反应提供了机会。
参考文献
Zhuo et al., Cycling mechanism of Li2MnO3: Li–CO2 batteries and commonality on oxygen redox in cathode materials, Joule (2021)
DOI:10.1016/j.joule.2021.02.004
https://doi.org/10.1016/j.joule.2021.02.004