突破插层化学带来的容量限制的关键在于能够利用更多的活性中心，这些活性中心可以在有限的空间内可逆地容纳更多的离子（例如Li⁺）和电子。然而，由于Li⁺离子的巨大晶格变化和不可逆的相变，过多的Li⁺离子注入到层状正极的锂层中，导致了性能的快速衰减。

近日，北京大学深圳研究生院潘锋教授报道了一种新型的纯锰基O3型层状氧化物正极Li_0.83Mn_0.84O₂（LMO），它由0.48个Li@Mn₆有序单元和0.52个Mn@Mn₆结构单元组成。首次实现了LMO正极深放电态的工作，在容量和稳定性上都取得了突破。

文章要点

1）通过大量的表征发现，重构的结构由大量错位的锰离子组成，作为弹性锰层的结构支撑体，不仅使Li层的四面体位置而不是传统的八面体位置具有额外的储锂性能，而且在重复循环过程中容忍层变形以保持结构的完整性。低含量Li₂MnO₃的存在不仅减少了纯Li₂MnO₃相中不可逆氧的损失量，而且还调节了LiMnO₂相中的Mn迁移。

2）实验结果表明，在较宽的工作电位范围内，LMO电池的可逆容量可达412 mA h g^-1（1.3-4.9 V），甚至超过600 mA h g^-1（0.6-4.9 V）。因此，通过可逆地进入层状Li-Mn-O基材料中迄今无法获得的储锂位点，这项工作为实现高容量正极提供了一个新的视角。

参考文献

Weiyuan Huang, et al, Elastic lattice enabling reversible tetrahedral Li storage sites in high-capacity manganese oxide cathode, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202202745

https://doi.org/10.1002/adma.202202745