基于阴阳离子氧化还原化学机理，富锂氧化物和过量锂氧化物具有较高的能量密度，被认为是下一代锂离子电池的正极材料。然而，锂过量氧化物的应用存在着不可逆的晶格氧损失和结构畸变等问题。Li/Na离子交换可以调节氧堆积排列和碱金属在新出现的结构中的配位，是解决上述问题的一种有效策略。

有鉴于此，日本产业技术综合研究所周豪慎教授，Yu Qiao综述了基于离子交换法制备的传统层状正极和过量锂层状正极的最新研究进展。

文章要点

1）作者比较了基于离子交换法和固相反应法制备的正极材料结构演变和电化学性能，为过量锂层状正极的制备和设计提供了基础性的见解。此外，在分子轨道水平上概述了氧化还原引发其高容量的原因，并指出了由此带来的对锂过量氧化物的主要挑战。

2）目前人们采用离子交换策略，获得了一系列在长期循环过程中具有良好结构稳定性和电化学性能的过量锂正极材料，这得益于其可逆的TM迁移、稳定的Li迁移、有限的晶格氧损失和可逆的结构演变。作者重点总结了O2型（来自P2型钠基前驱体）和O3型（来自P3/O3型钠化合物）过量锂氧化物正极，分别从不可逆/可逆氧氧化还原行为、Li/TM迁移、相变和结构演化等方面的先进表征进行了总结。

3）作者最后从理论计算的角度出发，提出了设计下一代过量锂氧化物正极的综合指导思想，并展望了其未来氧氧化还原化学研究的前景和面临的挑战。

参考文献

Xin Cao, et al, Ion-Exchange: A Promising Strategy to Design Li-Rich and Li-Excess Layered Cathode Materials for Li-Ion Batteries, Adv. Energy Mater. 2021

DOI: 10.1002/aenm.202003972

https://doi.org/10.1002/aenm.202003972