深研院新材料学院揭示通过晶格应变调控研发成功的高性能富锂锰基锂电池正极材料

锂电池作为中国当前的“新三样”，其性能的提升显得尤为重要。下一代锂电池正极材料聚焦于富锂锰基材料（lmr），由于其卓越的高比容量而受到广泛关注，然而其复杂的结构以及显著的电化学性能衰退限制了其实际应用的发展。北京大学深圳研究生院新材料学院的潘锋教授团队此前的研究表明，晶格应变是由两相共存引起的，这是导致结构退化的主要因素，并且这一难题很难通过传统的合成动力学调控方法来解决。在实际的循环过程中，这种两相结构会导致异步的结构变化，在相界与缺陷区域积累大量的单向拉伸应变，从而加剧结构退化，加快容量、电压的衰减以及结构失效的速度。因此，实现反应过程的一致性并有效减轻晶格应变，成为推动富锂正极材料实际应用的关键科学挑战。

采用Pauling规则设计有序-无序共格富锂材料

潘锋团队从结构化学的角度出发，依据Pauling规则设计出一种具备有序-无序共格结构的新式富锂锰基正极材料。这种材料的独特结构设计有效地减少了循环过程中产生的晶格应变与结构退化，在特定条件下展现了近乎零电压衰减的出色表现。在此基础上，团队进一步发展了“有序-无序”结构调控策略，在不添加额外活性过渡金属离子的情况下，将无钴低镍富锂锰基正极材料的比容量提升了超过15%（达到264mAh/g），并且实现了稳定的阴离子氧化还原过程。这项研究成果以“通过有序-无序控制最小化晶格应变以稳定富锂正极”为标题，发布在著名期刊《先进材料》（Advanced Materials DOI: 10.1002/adma.202418580）上。

无钴低镍富锂锰基正极材料比容量提升至264mAh/g

这项研究是在潘锋教授的指导下完成的，北京大学新材料学院的博士毕业生徐沈阳、硕士毕业生高志海，以及中国科学院大学的陈浩是本文的第一作者，香港中文大学（深圳）的张明建与中国科学院大学的伦正言为该研究的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、电动汽车动力电池与材料国际联合研究中心、广东省新能源材料设计与计算重点实验室、深圳市新能源材料基因组制备和检测重点实验室的支持。

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