锂离子电池的巨大需求使得钴基和镍基正极材料的替代品成为必然。 使用地球丰富元素的阳离子无序材料正在被探索作为有希望的候选材料。

在本文中，石溪大学Yimei Zhu，Shan Yan，Kenneth J. Takeuchi展示了一种共沉淀合成方法，该方法可以直接制备无序岩盐 Li_2.4Fe_1.0Ti_1.0O_4.7 (rLFTO·C) 和尖晶石结构混合 Li_0.5Fe_1.0Ti_0.9O_3.2·C (sLFTO·C) 纳米粒子，这些纳米粒子具有保形导电碳涂层。

文章要点

1）高角度环形暗场成像结合电子能量损失谱映射显示均匀的 Fe/Ti 分布，粒子之间的成分变化很小。 在原子水平上证实了这两种材料的阳离子无序，其中 rLFTO·C 的短程有序性更明显。采用原位 X 射线吸收光谱、非原位硬 X 射线光电子能谱、非原位软 X 射线吸收光谱和非原位同步加速器 X 射线衍射研究了本体和表面的（脱）锂化。

2）从结构上看，r-LFTO·C 在（脱）锂化过程中表现出八面体和四面体位点之间可逆的部分 Fe 中心迁移。r-LFTO·C 证明在初始电化学循环过程中 O 的氧化还原与铁的氧化还原同时发生，而铁的氧化还原在后期循环中占主导地位。相反，s-LFTO·C 电化学在整个循环过程中都涉及铁的氧化还原。

这些研究结果合理化了电化学中的差异，其中 r-LFTO·C 显示出更高的初始容量但在可以访问 O 氧化还原的电压窗口内具有较差的容量保持率，而 s-LFTO·C 表现出较低的初始容量但具有更好的容量保持率。

参考文献

Arun Kingan, et al, Structural, Electrochemical, and (De)lithiation Mechanism Investigation of CationDisordered Rocksalt and Spinel Hybrid Nanomaterials in Lithium-Ion Batteries, ACS Nano, 2024

DOI: 10.1021/acsnano.4c11725

https://doi.org/10.1021/acsnano.4c11725