ACS Energy Lett.: 局部过渡金属环境的化学调控实现锰基层状正极中氧的可逆氧化还原

2023年11月2日下午4:43 • 头条, 干货, 顶刊 • 阅读 4

氧的氧化还原在提高锰基层状正极的能量密度方面起着重要作用。然而，由于复杂的结构和化学转化，了解影响氧的氧化还原可逆性的因素并非易事。

在此，美国弗吉尼亚理工大学Feng Lin等人研究展示了局部锰和锂环境与氧的氧化还原之间的直接相关性，表明局部Mn-O对称性诱导的结构/化学演变主要决定了Na电池中Na_xLi_yMn_1-yO₂（NLMO）氧的氧化还原可逆性。

Na_xLi_yMn_1-yO₂与 Jahn-Teller效应扭曲的MnO₆八面体在循环过程中经历了严重的Mn溶解，这会破坏过渡金属层的稳定性，导致锂的保留和不可逆的氧氧化还原。

图1. 掺杂NLMO在初始和长期循环过程中的局部Mn和Li结构演变

通过Mg/Ti双掺杂调节Mn的局部电荷和Mn-O距离可以抑制MnO₆八面体的 Jahn-Teller 畸变，这导致Mn溶解减少和更可逆的氧氧化还原。

这种稳定性显著提高了Mg/Ti双掺杂Na_xLi_yMn_1-yO₂的电化学性能。这项工作表明通过局部化学环境修饰进行局部结构稳定可以促进层状正极中的可逆氧氧化还原。

图2. 掺杂NLMO的电化学表征

Chemical Modulation of Local Transition Metal Environment Enables Reversible Oxygen Redox in Mn-Based Layered Cathodes, ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01071

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ACS Energy Lett.: 局部过渡金属环境的化学调控实现锰基层状正极中氧的可逆氧化还原

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