王振波/玉富达ACS Energy Lett.：揭示富锂正极中面内无序Li2MnO3结构的热力学和动力学

2023年10月15日上午9:36 • 头条, 干货, 顶刊 • 阅读 7

尽管阳离子和阴离子核氧化赋予富锂氧化物突破容量极限的能力，但主导热力学和动力学行为的结构基础仍不清楚。

在此，哈尔滨工业大学王振波教授、玉富达等人构建了面内有序和无序的Li/Mn 富锂氧化物，揭示了Li₂MnO₃超结构的热力学起源和锂存储的动力学行为。

基于DFT计算，不同Li/Mn晶格有序态的形成能很好地揭示了Li₂MnO₃结构的热力学起源，面内无序Li₂MnO₃过渡金属（TM）层中热力学脱锂的时间顺序延迟有助于缓解剧烈的结构变化。

图1. 面内无/有序Li₂MnO₃模拟结构及表征

面内Li/Mn无序结构快速的Li⁺扩散动力学和高容量的优异循环稳定性归因于窄带隙和d带中心的负移，从而促进晶格氧氧化还原的稳定。理论计算还揭示了脱锂过程中持续保持的3D网络，这确保了Li⁺在面内无序Li₂MnO₃结构中的快速扩散。

此外，原位XRD揭示的轻微晶胞变化和高度可逆的相演变证明了具有面内无序 Li₂MnO₃结构的富锂材料的长期稳定性。这项工作为提高高能锂离子电池富锂正极的电化学性能提供了一种有益的方法，并为阳离子无序材料的设计提供了新的视角。

图2. 具有面内无/有序的Li₂MnO₃结构的富锂材料的电化学性能

Revealing the Thermodynamics and Kinetics of In-Plane Disordered Li₂MnO₃ Structure in Li-Rich Cathodes, ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01904

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王振波/玉富达ACS Energy Lett.：揭示富锂正极中面内无序Li2MnO3结构的热力学和动力学

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