陈忠伟/杨万里/苏东Angew：具有438 mAh/g超高容量的嵌入型正极！

提高锂离子电池能量密度的关键是在正极中加入高含量的可提取锂。不幸的是，这极具挑战性，包括结构不稳定和运行中的不可逆化学反应。

加拿大滑铁卢大学陈忠伟、劳伦斯伯克利国家实验室杨万里、中科院物理所苏东等报告了一种新型的超高锂化合物：Li_4+xMoO₅F_x（x=1、2和3）用于正极，其具有前所未有的电化学活性锂水平（每式>3个Li⁺），可提供高达438 mAh g^-1的可逆容量。

图1. 超高锂岩盐型氧氟化物

研究显示，在脱锂过程中，其结构通过氟的取代和高度共价的Mo-O键得到稳定，而电荷则主要通过O^2-/O^n-（n<2）阴离子氧化还原来补偿。由于每式3.8个Li⁺的空前脱/嵌水平，该化合物提供了438 mAh g^-1的可逆容量，这在嵌入型正极材料中处于最高水平。

此外，与传统超高锂化合物的纯锂构型中不稳定的阴离子氧化反应相反，作者揭示了Li_4+xMoO₅F_x中O-Li₆离子的过度氧化被氟化的”还原效应 “所抑制，它降低了O-Li₆离子的氧化状态并使O^2-/O^n-反应成为可能。

图2. Li_4+xMoO₅F_x（x=1，2和3）的电化学性能

另外，虽然RIXS揭示了可逆的氧氧化还原反应的明显特征，但DEMS结果显示只有可忽略不计的O₂释放。作者认为这与Mo基无序岩盐体系和非常高的氟化水平有关。这一发现为突破目前锂离子电池系统的容量限制提供了机会，将电化学活性正极材料图扩展到超高锂范畴，并且F-离子替代的策略可以应用于设计在反复锂脱/嵌中具有稳定结构的正极材料。

图3. 循环时的相和结构演变

Fluorinated Rocksalt Cathode with Ultra-high Active Li Content for Lithium-ion Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2022. DOI: 10.1002/anie.202212471

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