电化学性能的限制以及供应链的挑战使正极材料成为锂离子电池的关键瓶颈，导致锂离子电池达不到理论容量。近日，得克萨斯农工大学Sarbajit Banerjee、印度Harish-Chandra研究所Sudip Chakraborty使用隧道结构ζ-V₂O₅正极中单晶到单晶的拓扑化学转变来说明预插层在修饰宿主晶格和改变扩散途径中的作用。

本文要点：

1) 作者通过操作同步加速器X射线衍射来绘制作为预插层材料中放电深度函数的锂离子位点占有率。钠离子和钾离子形成了一维隧道，减少了插入锂离子之间的静电排斥，并完全改变了扩散途径，使锂离子的扩散率提高了几个数量级，并获得了更高的容量。

2) 在单晶到单晶拓扑化学转变和操作衍射研究的基础上，作者揭示了预插层材料性能改善的原子起源，为正极设计的位点选择性修饰方法铺平了道路。

参考文献：

Yuting Luo et.al Effect of pre-intercalation on Li-ion diffusion mapped by topochemical single-crystal transformation and operando investigation Nature Materials 2024

DOI: 10.1038/s41563-024-01842-y

https://doi.org/10.1038/s41563-024-01842-y