得益于额外的氧氧化还原活性大大提高了输出能量密度，富锂（Li）氧化物可以作为高能量密度锂离子电池（LIBs）的下一代正极材料。然而，氧损失和结构畸变导致其初始库仑效率较低，循环性能衰减严重，进一步阻碍了其工业应用。

近日，日本产业技术综合研究所（AIST）周豪慎教授，Xin Cao报道了开发了一种单晶富锂Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂（SC-LLNMO）作为正极材料，其在第一次充电过程中的氧相关平台位于4.75 V，不同于典型的多晶Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂ （PC-LLNMO, 4.55 V）。

文章要点

1）研究发现，PC-LLNMO在第一次氧活化过程中析氧严重，不可逆放电容量为101 mAh g⁻¹，而SC-LLNMO的不可逆氧行为得到了良好的抑制。此外，SC样品中的层状/尖晶石相变得到了有效地抑制，提高了结构的稳定性，并在长循环时实现了有限的电压衰减。值得注意的是，SC-LLNMO样品在Li⁺(脱)插层过程中具有有限的体积变化（1.47%），而PC-LLNMO样品仅在PC电极上就检测严重的裂纹产生（2.34%）。

2）实验结果显示，在相同的电化学条件下，SC-LLNMO具有最佳的循环性能，200次循环后的容量保持率为92%，而PC的容量衰减较快，容量保持率仅为68%，这得益于SC-LLNMO中的氧损失受到抑制，体积变化有限，结构演变稳定所致。

这些发现表明，单晶的形貌设计可以作为实现高能量密度和长寿命锂离子电池的有效策略。

参考文献

Jianming Sun, et al, Restraining Oxygen Release and Suppressing Structure Distortion in Single-Crystal Li-Rich Layered Cathode Materials, Adv. Funct. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adfm.202110295

https://doi.org/10.1002/adfm.202110295