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鄭州大學(xué)副院長，「萬人計劃領(lǐng)軍人才」，付永柱教授最新Nature子刊！

第一作者：Tianwei Cui，Jialiang Xu

通訊作者：付永柱，李翔

通訊單位：鄭州大學(xué)

付永柱，鄭州大學(xué)化學(xué)學(xué)院特聘教授、博士生導(dǎo)師，國家“萬人計劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，化學(xué)學(xué)院副院長、能源化學(xué)研究所所長，河南化學(xué)會常務(wù)理事，英國皇家化學(xué)學(xué)會會士（FRSC），國際先進(jìn)材料協(xié)會會士（FIAAM）。

李翔，鄭州大學(xué)化學(xué)學(xué)院?直聘副教授，博士就讀于日本筑波大學(xué)，師從國際知名電化學(xué)專家周豪慎教授，研究方向?yàn)閭鹘y(tǒng)層狀富鋰正極材料的氧活化行為及其電化學(xué)性能的改進(jìn)，在鋰離子電池、鈉離子電池的材料設(shè)計以及表征等方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

論文速覽

富鋰層狀氧化物的進(jìn)一步實(shí)際應(yīng)用受到電壓衰減和氧化還原不對稱的阻礙，這與涉及不可逆過渡金屬遷移的結(jié)構(gòu)退化密切相關(guān)。研究表明，在O2型材料中，上層結(jié)構(gòu)有序排列有序排列可以有效抑制電壓衰減和氧化還原不對稱性。

本文闡明了即使在無上層結(jié)構(gòu)有序排列的Ru基O2型氧化物中，也能實(shí)現(xiàn)高度可逆的過渡金屬遷移。研究證實(shí)，在無上層結(jié)構(gòu)的O2型結(jié)構(gòu)中，Ru與Mn相比可以解鎖完全不同的遷移路徑。Ru的高可逆遷移有助于陰極保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)顯著的容量保持、可忽略的電壓衰減和抑制的氧氧化還原不對稱性。

該研究解開了一個死結(jié)：沒有上層結(jié)構(gòu)有序化就無法實(shí)現(xiàn)具有抑制電壓衰減和氧化還原不對稱性的高性能富鋰層狀氧化物陰極材料。

圖文導(dǎo)讀

圖1：LLRO的結(jié)構(gòu)表征。

圖2：LLRO具有優(yōu)異的電化學(xué)性能。

圖3：LLRO中的TM遷移現(xiàn)象。

圖4：LLRO和Li2RuO3的結(jié)構(gòu)演化。

圖5：LLRO的電荷補(bǔ)償機(jī)制。

圖6：LLRO在充放電過程中的氧行為。

總結(jié)展望

本研究成功設(shè)計并合成了一種新型無上層結(jié)構(gòu)有序化富鋰Ru基O2型層狀氧化物陰極材料，通過實(shí)驗(yàn)和理論計算揭示了Ru離子的高度可逆遷移機(jī)制。該材料展現(xiàn)出了卓越的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和氧化還原對稱性，從而實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的電化學(xué)性能，包括高容量保持和低電壓衰減。

這項(xiàng)工作不僅為理解富鋰層狀氧化物中的過渡金屬遷移提供了新的視角，也為未來設(shè)計和開發(fā)具有高能量密度和長循環(huán)穩(wěn)定性的鋰離子電池陰極材料提供了重要的指導(dǎo)。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Highly reversible transition metal migration in superstructure-free Li-rich oxide boosting voltage stability and redox symmetry

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-48890-1

原創(chuàng)文章，作者：wang，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/06/09/4a1e16212b/

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