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同步辐射软X射线光谱技术揭秘富锂化合物的氧化还原机理

同步辐射软X射线光谱技术 富锂化合物
发布:2021-03-19 14:37:29     来源:前瞻网

Li2MnO3被认为是一种具有代表性的富锂化合物,并常常应用于高能量密度锂离子正极材料中,其氧活性一直争论不休。这类富锂材料,是否是晶格氧的可逆氧化还原反应的必要条件?

北京大学深圳研究生院新材料学院潘锋教授、中科院物理所李泓研究员等研究团队合作,通过同步辐射软X射线光谱技术对Li2MnO3本体和表面Mn和O状态的评估,阐明了Mn(III/IV)氧化还原在Li2MnO3可逆本体氧化还原中占主导地位,而初始电荷平台来自氧释放和碳酸盐分解的表面反应。

 

论文中表示,在任何电化学阶段都不涉及晶格氧氧化还原。碳酸盐岩的形成和分解说明了Li2MnO3表面的催化性能,使Li2MnO3成为锂- CO₂ /空气电池的优良电催化剂。

Li2MnO3中晶格氧氧化还原的缺失,对富锂化合物中氧氧化还原的起源提出了疑问,而富锂化合物的性质与传统材料中发现的光谱比较相同。

这一研究澄清了长期以来关于Li2MnO3循环机理的争论。近日,他们的相关成果发表在Cell的姐妹刊《焦耳》(Joule)上,论文题为“Cycling mechanism of Li2MnO3: Li–CO2 batteries and commonality on oxygen redox in cathode materials”。

论文摘要中总结称:

- Li2MnO3的电荷平台主要来自氧释放和表面碳酸盐反应

- Mn(III/IV)氧化还原是唯一负责可逆的Li2MnO3循环

- 氧化还原氧在富锂阴极和传统阴极中都具有相同的性质

- Li2MnO3和富碱材料可以作为Li-CO2 /空气电池的优良催化剂

这些发现,为理解和控制高能量阴极的氧活性提供了参考与指导,并为使用富含碱的材料进行催化反应提供了机会。

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