调制富锂层状材料的阴离子氧化还原反应的可逆性

　　随着近年来电动汽车市场的快速发展，动力锂离子电池的需求越来越旺盛，而且电动汽车的续航要求对锂离子电池的能量密度也提出了更高的标准。由于正极材料的比容量是限制电池能量密度的主要因素，因此寻找更高比容量的正极材料是提高锂离子电池能量密度的关键。目前为止，已经有很多课题组提出来很多新型的高容量富锂正极材料，但是这些材料由于有阴离子参与氧化还原反应，会引起结构的不可逆变化，从而造成容量衰减较快，这极大地削弱了其高比容量的优势。其根本原因是在深度充放电的过程中，O过度地参与电荷补偿会造成O原子氧化而脱离晶格，从而导致阴离子氧化还原不可逆，并破坏晶体结构，因此导致容量大幅度衰减。由于阴离子电荷补偿是未来实现高容量电极材料的重要途径，因此如何解决其可逆性差的问题对于设计高比容量正极材料至关重要。 

　　来自北京大学的夏定国教授团队基于Li2RuO3这样一个结构简单且具有柔性结构的体系，提出了一种间隙位非金属原子掺杂的方法来调节富锂材料的M-O电子结构，从而调控其O的氧化还原反应的可逆性，提高其循环性能。该工作发表在2017年3月7日的《Chemistry of Materials》上。 

　　图1 充放电过程中原位的Ru K边X射线吸收谱的结果。 

　　他们通过北京同步辐射装置的原位X射线吸收谱等技术研究了掺杂前后其结构的变化以及其电荷补偿机制的变化，发现经过B原子掺杂后的Li2RuO3的O的氧化还原过程更加可逆，结构更加稳定，具有更长的循环寿命。这种在局域结构构建M-L-X（如Ru-O-B）体系的方法可以提高结构的稳定性和可逆性，并抑制还原耦合机制的发生。这个工作提供了一种普适性的策略来提高阴离子氧化还原的可逆性，从而为以后设计稳定的高比容量材料提供支撑。 

　　发表文章： 

Li, B.; Yan, H. J.; Zuo, Y. X.; Xia, D. G. Tuning the Reversibility of Oxygen Redox in Lithium-Rich Layered Oxides. Chemistry of Materials 2017, 29, 2811-2818.