富Li和富Na的过渡金属氧化物（富A-TMO）中的阴离子氧化还原已成为增加可充电电池能量密度的新范例。目前已经报道了许多电极提供超出理论阳离子容量的额外阴离子容量。但大多数情况下，在充电中实现的阴离子容量在放电中是部分不可逆的。
法国Matthieu Saubanère和 Marie-Liesse Doublet团队设计了富A-TMO中阴离子氧化还原的统一图，并且不论其结构类型和电子结构是如何的都可以涵盖，来识别这种不可逆性的电子起源，并提出改善电极循环性能的新方向。
研究者基于严格的电子（带）结构理论概念，研究了材料电子基态，A-过量，M / M'化学取代和阳离子有序/无序对O电化学活性的影响。这种概念方法通过电子定位函数（ELF）的第一性原理计算得到验证。ELF是电子密度的拓扑工具，探测配对电子被限制的空间区域，这里是首次用于富A-TMO中来证明氧孤对对氧化还原活性的参与。在此框架内，研究者确定了TMO的电荷转移间隙（ΔCT）和每个氧的O孔数（hO）作为相关描述符，以量化可充电的阴离子容量及其在放电中的可逆性，而与材料化学组成无关。这为实验者提供了可测量的数量，以推断其材料的整体电化学性能，以及新的合理配方以走出阴离子氧化还原的迷宫。从这种一般化的方法，得出结论，阴离子容量的可逆性限于每氧气的临界hO数，hO≤1/3。
Mouna Ben Yahia, Jean Vergnet, Matthieu Saubanère, Marie-Liesse Doublet, Unified picture of anionic redox in Li/Na-ion batteries, Nature Materials, 2019.
DOI: 10.1038/s41563-019-0318-3
