【锂电池】Nat. Energy：高压正极中氧的氧化还原不稳定性

高压下的氧氧化还原已成为高能电池正极材料（如层状过渡金属氧化物）的一种变革范例，它提供了超越传统过渡金属氧化还原的额外容量。然而，这些正极材料在循环过程中往往会面临着电压迟滞、电压衰降以及容量下降等问题。近日，美国阿贡国家实验室Guiliang Xu和Khalil Amine、清华大学欧阳明高院士以及美国劳伦斯伯克利国家实验室Wanli Yang等发现了氧氧化还原不稳定性的根本来源是单晶正极粒子中存在的畴边界。

文章要点

1） 研究人员采用四种具有不同畴边界结构的NCM622正极材料进行了对比研究，四种材料分别是单晶无畴边界正极、实验室自己制备的具有内部增加的畴边界单晶正极、商品化的具有内部增加的畴边界单晶正极以及商品化多晶含有丰富畴边界的多晶正极。多种光谱手段和理论计算等表明，无畴边界的正极材料在高电压下可以实现显著改善的氧氧化还原可逆性。

2） 研究人员观察到，在长时间的循环过程中畴边界在实现高度可逆稳定的氧氧化还原行为中起到了十分关键的作用。畴边界的存在使得晶格的选择性增强或同时抑制氧释放，从而在数百次循环中实现高压电池正极的氧活性控制。

参考文献

Xiang Liu et al, Origin and regulation of oxygen redox instability in high-voltage battery cathodes, Nature Energy, 2022

DOI: 10.1038/s41560-022-01036-3

https://www.nature.com/articles/s41560-022-01036-3