基于可逆V3+/V5+迁移的高容量近零应变富锂岩盐氧化物正极
富锂氧化物正极由于其惊人的高容量,作为开发高能量密度锂离子电池的下一代正极材料正受到越来越多的关注。然而,过渡金属迁移、不可逆的结构相变和不可逆的氧气释放是导致容量和电压快速衰减的原因。课题组和厦门大学杨勇教授团队合作,报告了一种空间群为Fd3?m的富锂阳离子有序岩盐氧化物材料LixV0.4Ti0.4O2(LVTO,x = 0.97/1.2),可提供超过250 mAh g?1的高容量和50次循环后高达89%的容量保持率。综合实验和计算分析证实,该容量可归因于可逆的V3+/V5+多电子阳离子氧化还原反应和部分可逆阴离子氧化还原反应的。更重要的是,LVTO在充放电循环时表现出几乎为零的应变行为,这与从八面体到四面体位点的可逆V迁移有关。该工作研究结果表明,富锂岩盐氧化物LVTO是一种很有前途的锂离子电池无钴正极材料。相关工作发表在Chem. Mater., 34 (21), 9711–9721 (2022).
图 Li1.2V0.4Ti0.4O2正极材料中V3+/V5+的多电子转移实现了268 mAh g-1的高容量,且八面体V3+和四面体V5+之间的可逆迁移有利于充放电过程中结构的零应变