锂离子电池正极材料中晶格氧的释放会严重影响电池的电化学性能并可能引发电池热失控。然而，人们对晶格氧释放的相关机制仍然知之甚少。近日，日本东北大学的Takashi Nakamura等首次借助热力学分析对晶格氧的稳定性进行了定量考察评估。

文章要点

1）研究人员借助氧的库仑滴定和软XAS谱学手段等NCM三元正极材料中的释氧行为和对应的电荷补偿机制进行了分析研究。他们通过对实验获得的氧气释放行为进行热力学分析，计算了氧气释放所需的能量。

2）这种方法为氧化物基正极活性材料的晶格氧稳定性提供了定量分析的依据。研究人员发现Ni³⁺还原释放氧气所需的能量较小，仅为∼0.5–1.5 eV左右而Co²⁺还原释放氧气的能量约为1.8-2.7eV。尽管在现阶段用这种技术模拟真实的电池条件仍然十分困难，但这种热力学评估可以为电池材料晶格氧稳定性的定量和直接讨论铺平道路，并有助于对储能领域中重要的过渡金属氧化物材料的基本理解提供帮助。

参考文献

Xueyan Hou et al, Thermodynamic Analysis Enables Quantitative Evaluation of Lattice Oxygen Stability in Li-Ion Battery Cathodes, ACS Energy Letters, 2022

DOI: 10.1021/acsenergylett.2c00353

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.2c00353