【最新科研】氧化锂阴极

张明 2024-05-09

层状有序结构是锂(Li)-离子阴极的基本组成部分。然而，在充电时，固有脆性缺锂框架易受晶格应变和结构和/或化学机械降解的影响，导致快速的容量退化，从而缩短电池寿命。

今日，荷兰代尔夫特理工大学（Delft University of Technology）Qidi Wang, Marnix Wagemaker & Chenglong Zhao等，上海交通大学Zhenpeng Yao（一作），中国科学院物理所李泓Hong Li，清华大学李宝华Baohua Li等，在Nature上发文，报道了一种使用化学短程无序chemical short-range disorder (CSRD)集成到氧化物阴极中，以解决这些问题的方法，该方法涉及晶格中元素在空间维度上的局部分布，跨越几个最近邻间距。这是在结构化学基本原理的指导下，通过改进的陶瓷合成工艺实现的。

为了证明可行性，展示了化学短程无序CSRD的引入，如何显著影响层状锂钴氧化物阴极的晶体结构。这表现在过渡金属环境及其与氧的相互作用中，有效地防止了在Li去除过程中，晶体片的不利滑动和结构劣化。同时，还影响电子结构，导致电子导电性提高。

这些属性，对锂离子存储能力非常有益，显著提高了循环寿命和倍率性能。此外，还发现化学短程无序CSRD，可通过改进的化学共掺杂引入到额外的层状氧化物材料中，进一步说明了增强结构和电化学稳定性的潜力。这些发现为氧化物阴极的设计开辟了新的途径，为化学短程无序CSRD先进功能材料的晶体和电子结构影响提供了见解。