近期，我国科学院合肥物质院固体所赵邦传研讨员团队与我国科学院深圳先进技能研讨院钟国华研讨员、青岛大学李强教授协作，经过自主研制的电池原位磁性测验设备，完成了富锂锰基正极资料在初次循环进程中电子磁结构的动态追寻，提醒了氧氧化复原反响中的关键效果机制。相关研讨成果宣布在

  跟着电动汽车和低空经济的迅猛发展，高能量密度储能器材的需求继续攀升。富锂锰基资料凭仗高比容量（250 mAh/g）、宽作业电压窗口和杰出的本钱优势，成为下一代高能量密度锂离子电池正极资料的有力候选。与传统层状氧化物资料不同，富锂锰基资猜中的晶格氧可以参加氧化复原反响，突破了仅依靠过渡金属氧化复原反响的容量约束。但是，该资料体系在电化学反响进程中常随同晶格氧开释、过渡金属搬迁和结构不可逆演化等问题，导致循环进程中放电电压继续衰减和容量坚持率明显下降，这一些要素严峻限制了其实践运用。因而，实时追寻资料循环进程中微观结构和电子态的瞬态改变，对说明富锂锰基资料氧氧化复原反响机制至关重要。

  针对传统表征手法在电子结构演化研讨中的局限性，研讨团队立异性地在SQUID磁性检测体系中集成了电化学功用测验设备，自主搭建了高精度电池原位磁性测验渠道。经过实时勘探富锂锰基资料充/放电进程中的磁性改变，建立了磁化强度-电子结构-氧相互效果之间的动态相关，为说明富锂锰基资料的氧氧化复原机制供给了新的视角。研讨之后发现，在初始充电阶段（4.5 V），磁化强度下降源于贱价态的Ni2+向高价态Ni3+和Ni4+的改变；在氧氧化复原主导阶段（4.5 V），磁化强度曲线出现异常反弹，这是因为很多空位的发生逐步削弱了π型Mn-O耦协效果，附近氧离子经过σ型相互效果构成O-O二聚体。不可逆的O-O二聚化累积引发晶格畸变和过渡金属搬迁，最终导致长循环磁化强度继续衰减。

  该研讨运用的电池原位磁性测验技能和提出的氧相互效果演化模型为高功用阴离子氧化复原反响基正极资料的合理规划供给了新的思路。

  合肥物质院硕士研讨生邱诗雨为该论文的榜首作者。上述研讨作业得到国家自然科学基金、安徽省要点研制方案、合肥物质院院长基金、我国科学院仪器功用开发项目等支撑。

  图1.富锂锰基正极资料：(a) PFY形式下不同充/放电态的sXAS光谱；(b)电池原位磁性测验设备示意图；(c) 0.1C下初始充/放电曲线及相应的磁化强度曲线；(d)磁化率倒数的温度依靠联系曲线；(e)χ−1-T曲线的斜率及有用磁矩计算结果；(f)非原位EPR光谱及其(g)部分部分扩大图

  图2. Li2MnO3在不同充电态下的结构模型及相应的Mn和O态密度投影

  图3.富锂锰基正极资猜中氧氧化时的轨迹和相互效果示意图：(a)无相互效果；(b)Mn t2g和O 2p杂化轨迹示意图；(c)π型相互效果；(d)σ型相互效果。黑色箭头表明充电进程中从O 2p轨迹中提取的电子

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