Chem：稳定微富锂氧化镍正极中晶格氧

晶格氧释放(LOR)促进了表面结构的退化和电解液的分解，是导致层状氧化物阴极容量衰减和热失控的主要原因。尽管经过了几十年的研究，但稳定晶格氧仍然是一个巨大的挑战，特别是在深度脱氢正极中。

近日，南开大学Wei Zhang，上海交通大学Linsen Li报道了一种锂富集策略来完全抑制LNO的O2释放。

文章要点

1）传统的LNO通常由固态反应制备，并被认为是缺锂的Li1-yNi1+yO2。为了提高LNO的性能，通常通过晶格掺杂或表面涂覆来改变其结构。相反，锂富集方法产生了Li1+xNi1-xO2（富含锂的LNO或LR-LNO ）,具有略微过量的锂以占据镍位置，这是根据锂-镍-氧相图预测的可能相，先前从未通过实验合成。

2）LR-LNO实现了904 Wh kg-1的高比能量密度、突出的循环性能（在全电池中400次循环后容量保持率为80%，而LNO为35次循环），热稳定性显著增强（> 70 °C）。

3）在此基础上，研究人员在透射电子显微镜（TEM）内设计了双倾斜电化学液池来跟踪恒流循环过程中单个颗粒表面的局部结构变化，揭示了材料成分轻微变化背后的性能增强机制。在LR-LNO中，Ni层中过量的Li离子促进了Ni离子在脱氢过程中的层内迁移，产生了空位团簇，使O2分子捕获在近表面晶格中。因此，氧氧化还原反应变得高度可逆，抑制了岩盐相的形成，从而提高了LR-LNO在循环过程中的结构可逆性和热稳定性。

参考文献:

Zhou et al., Stabilizing lattice oxygen in slightly Li-enriched nickel oxide cathodes toward high-energy batteries, Chem (2022)

DOI：10.1016/j.chempr.2022.07.023

https://doi.org/10.1016/j.chempr.2022.07.023