寻找具有高能量密度、长期循环稳定性和低成本的正极材料是当前锂离子电池面临的最重要的挑战之一。

近日，北京大学深圳研究生院潘锋教授，Cong Lin通过巧妙地将Li@Mn₆超结构单元引入到LiMnO₂主体中，以减轻来自Mn³⁺O₆八面体的J-T扭曲，并稳定晶格Mn和O，在此报道了一种O₃型LMRO，Li_0.78Mn_0.85Ni_0.04O₂，在TM层中具有离域的Li@Mn₆超结构单元，在碱金属（AM）层中具有原始的Li缺陷。

文章要点

1）这种正极材料具有稳定的Li@Mn₆超结构单元，即使在长时间循环后也能意外地保持不溶解的Li@Mn₆超结构单元，从而抑制阴离子氧化还原活性，有效地抑制O₂的释放。

2）由于增强了层稳定性，LMRO正极实现了251 mA h g^-1的高容量，相应的能量密度为791W h kg^-1，即使在2.0-4.8 V的电压窗口中循环100次后，也几乎实现了100%的容量保持率。进一步加宽电压范围至1.5~4.8 V，可获得329 mA h g^-1的超高容量和937 Wh kg^-1的能量密度，100次循环后的容量保持率达88%以上。

这项工作成功地证明了Li@Mn₆超结构单元的离域是抑制Mn³⁺O₆八面体的不利J-T效应和稳定富锰层状正极中的晶格Mn和O以实现高性能LIBs的可行策略。

参考文献

Huang et al., Delocalized Li@Mn₆ superstructure units enable layer stability of high-performance Mn-rich cathode materials, Chem (2022)

DOI：10.1016/j.chempr.2022.04.012

https://doi.org/10.1016/j.chempr.2022.04.012