传统的锂离子正极材料以有序结构为主，锂和过渡金属占据不同的晶位。

近日，美国加州大学伯克利分校Gerbrand Ceder报道了引入可控的阳离子无序，可以获得电化学性能优化的全新自由度。在一类高容量尖晶石型正极材料中，研究人员将合成中的阳离子与阴离子之比确定为从有序尖晶石到部分有序尖晶石再到岩盐的连续结构调整的关键参数。

文章要点

1）研究人员通过机械力化学方法成功地合成了一系列阳离子级数不同（x=0.07，0.28，0.6和1.0）的锰基Li_1.4+xMn_1.6O_3.7F_0.3氧氟化物。三种部分(无序)尖晶石正极的比能量密度均大于1000 Wh kg^-1（比容量大于350 mAh g^-1），其中可逆氧氧化还原对正极的比能量密度具有很大贡献。

2）研究发现，随着锂过化学计量比合成量的增加，其结构从大部分尖晶石型向更无序的岩盐转变。阳离子无序抑制了与3 V附近电压平台相关的两相区域，并将其转化为固溶体。此外，通过对局部环境的影响，可调的阳离子顺序也对倍率性能、电压分布和氧化还原机理产生了深远的影响。

3）实验结果显示，Li_1.47Mn_1.6O_3.7F_0.3表现出最高的倍率性能，在7.5 A g^-1时提供超过158 mAh g^-1的容量，而更多的岩盐型无序有利于O氧化还原，从而提高容量。

参考文献

Cai et al., Realizing continuous cation order-to-disorder tuning in a class of high-energy spinel-type Li-ion cathodes, Matter (2021)

DOI：10.1016/j.matt.2021.10.013

https://doi.org/10.1016/j.matt.2021.10.013