富锂锰基材料具有两种活性位点（金属离子和活性氧位点），能够展现出超越现有商用锂电池正极材料的比容量。但是这种材料在不同电流密度下行为差异的原因尚未得到清晰解释。近日，四川大学何欣研究员和美国劳伦斯-伯克利国家实验室Robert Kostecki等人联合揭示了富锂锰基材料在不同电流密度下发生的化学和结构演变过程及原因。

本文要点

1）作者使用同步辐射软X射线吸收光谱（sXAS）、共振非弹性X射线散射图谱（mRIXS）、中子粉末衍射和密度泛函理论计算来研究电极在不同倍率下发生的变化；

2）结合实验与理论研究，作者认为在初始循环中氧的电荷补偿响应阻碍了锂离子在电化学过程中的扩散，材料倍率性能不佳与四面体锂位点的形成密切相关；

3）高倍率下电极材料颗粒表面氧物种状态与低倍率下相同。在高倍率下镍表现出较慢的氧化过程，与氧阴离子的反应速率相仿。对于锂离子扩散动力学来说，氧空位的存在至关重要。在低倍率下，四面体锂离子位点的形成以及较低的八面体-四面体-八面体迁移能垒使得材料的可逆性远高于高倍率下的性能。

参考文献：

X. He, et al. Chemical and structural evolution of Li-Mn-rich layered electrodes under different current densities, Energy Environ. Sci., 2022

DOI: 10.1039/D2EE01229D

https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2022/EE/D2EE01229D