研究表明，富锂层状氧化物中的氧阴离子氧化还原可以提高锂离子电池正极的容量。然而，在高电荷状态下氧的过度氧化会加剧不可逆的结构变化，并降低循环性能。

近日，哈尔滨工业大学徐成彦教授，德克萨斯大学奥斯汀分校penghao xiao，Graeme Henkelman报道了有关氧氧化引起的表面退化的机理和表面重建的动力学。

文章要点

1）研究人员从理论上研究了Li₂MnO₃表面的氧，Li₂MnO₃是富锂层状氧化物（LLO）“活化”后的端元和主要成分。研究发现，表面氧的过度氧化归因于其表面阳离子空位配位不充分，从而产生了额外的高能轨道（IO_2p’）。

2）最小能量路径（MEP）计算结果表明，动力学有利的表面氧释放引起了表面Mn的反向扩散，从而触发了尖晶石的相变。因此，通过硫沉积诱导表面聚阴离子的形成，以避免表面氧的非键配位，从而稳定表面。

3）研究人员在实际LLO， Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂循环实验验证了理论预测。实验结果显示，硫沉积显著提高了正极的稳定性，在1C下，循环100次后容量保持率为99.0%（194 mA h g^-1）。

这项研究为解决由表面阴离子氧化引起的电流正极材料的循环结构不稳定性问题提供了一条很有希望的途径。

Chen, Q., Pei, Y., Chen, H. et al. Highly reversible oxygen redox in layered compounds enabled by surface polyanions. Nat Commun 11, 3411 (2020)

DOI：10.1038/s41467-020-17126-3

https://doi.org/10.1038/s41467-020-17126-3