现代锂离子电池（LIBs）正极材料的研究采用了大量的实验和理论技术来了解电化学循环(充放电)过程中体积和局部化学和电子结构的变化。尽管¹⁷O核磁共振光谱（NMR）具有丰富的化学信息，但迄今为止很少有研究使用它。大量LIB正极材料含有顺磁性离子，其核磁共振谱以超细和四极相互作用为主，产生广泛的自旋边带流形共振。原则上，深入分析这些光谱可以揭示局部结构扭曲、磁交换相互作用、结构不均匀性（Li⁺浓度梯度），甚至氧化还原活性O阴离子的存在。

近日，剑桥大学Clare P. Grey总结了如何使用¹⁷O NMR来理解原始和电化学循环材料中LIBs正极的局部(化学和电子)结构。

文章要点

1）在一些正极材料中，研究人员已经观察到容量超过传统的TM氧化还原偶，电压高于TM氧化还原偶。容量被分配给涉及O^2-阴离子的氧化还原反应（称为O或阴离子氧化还原反应）。

2）作者还研究了¹⁷O NMR如何有助于报告充放电过程中TM-O键的电离度和共价性的变化，并最终提供关于氧物种性质的重要线索。

3）为了了解与获取¹⁷O NMR相关的挑战，作者讨论了与¹⁷O NMR相关的一些应用和理论研究。

参考文献

Euan N. Bassey, et al, ¹⁷O NMR Spectroscopy in Lithium-Ion Battery Cathode Materials: Challenges and Interpretation, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c02927

https://doi.org/10.1021/jacs.2c02927