近年来二次电池的能量密度逐渐成为人们关注的重要技术指标。不过，目前基于正极中阳离子氧化还原化学的能量密度提升手段已经接近了其理论值，很难实现进一步的突破。研究人员将目光转向以氧的氧化还原为代表的阴离子氧化还原反应，以期通过阴离子氧化还原活性的激活来进一步提高电池的能量密度。不过，阴离子氧化还原面临着严重的电压滞后现象。近日，韩国高丽大学的研究人员通过将Al³⁺掺杂在锂过量的钠离子电池层状氧化物正极材料中成功地抑制了氧的氧化还原过程中的电压滞后问题。

本文要点：

1）掺杂Al³⁺后的Al-NLMO正极材料与原始态的NLMO正极材料具备相同的晶体结构，但是Al³⁺的引入使得首周充放电中高电压区（对应阴离子的氧化还原反应）的充电平台容量与放电平台容量的比值从59.3%提高至74.9%，这说明阴离子氧化还原活性得到显著增强。

2) 原位XRD测试揭示了Al-NLMO 正极相比NLMO正极经历了更多可逆相变，这是由双相反应中间相的存在导致的而且对于容量提升起到重要作用。

3）对电子结构的深入理解证实了Al³⁺诱导的三步氧氧化还原反应取决于阳离子物种Li⁺、Mn⁴⁺、Al³⁺引起的异种氧氧化还原活性。这种氧化还原机制能够导致氧化物框架的稳定，并且能够在电荷补偿机制中控制氧氧化还原的参与。

参考文献

Geon-Hee Yoon, Sojung Koo, Sung-Joon Park, Jaewoon Lee, Chanwoo Koo, Seok Hyun Song, Tae-Yeol Jeon, Hyungsub Kim, Jong-Seong Bae, Won-Jin Moon, Sung-Pyo Cho, Duho Kim,* and Seung-Ho Yu*,Enabling Stable and Nonhysteretic Oxygen Redox Capacity in Li-Excess Na Layered Oxides， Advanced Energy Materials, 2022, 2103384

DOI: 10.1002/aenm.202103384

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202103384