郑州大学副院长，「万人计划领军人才」，付永柱教授最新Nature子刊！

第一作者：Tianwei Cui，Jialiang Xu

通讯作者：付永柱，李翔

通讯单位：郑州大学

付永柱，郑州大学化学学院特聘教授、博士生导师，国家“万人计划”科技创新领军人才，化学学院副院长、能源化学研究所所长，河南化学会常务理事，英国皇家化学学会会士（FRSC），国际先进材料协会会士（FIAAM）。

李翔，郑州大学化学学院直聘副教授，博士就读于日本筑波大学，师从国际知名电化学专家周豪慎教授，研究方向为传统层状富锂正极材料的氧活化行为及其电化学性能的改进，在锂离子电池、钠离子电池的材料设计以及表征等方面积累了丰富的经验。

论文速览

富锂层状氧化物的进一步实际应用受到电压衰减和氧化还原不对称的阻碍，这与涉及不可逆过渡金属迁移的结构退化密切相关。研究表明，在O2型材料中，上层结构有序排列有序排列可以有效抑制电压衰减和氧化还原不对称性。

本文阐明了即使在无上层结构有序排列的Ru基O2型氧化物中，也能实现高度可逆的过渡金属迁移。研究证实，在无上层结构的O2型结构中，Ru与Mn相比可以解锁完全不同的迁移路径。Ru的高可逆迁移有助于阴极保持结构稳定性，实现显著的容量保持、可忽略的电压衰减和抑制的氧氧化还原不对称性。

该研究解开了一个死结：没有上层结构有序化就无法实现具有抑制电压衰减和氧化还原不对称性的高性能富锂层状氧化物阴极材料。

图文导读

图1：LLRO的结构表征。

图2：LLRO具有优异的电化学性能。

图3：LLRO中的TM迁移现象。

图4：LLRO和Li2RuO3的结构演化。

图5：LLRO的电荷补偿机制。

图6：LLRO在充放电过程中的氧行为。

总结展望

本研究成功设计并合成了一种新型无上层结构有序化富锂Ru基O2型层状氧化物阴极材料，通过实验和理论计算揭示了Ru离子的高度可逆迁移机制。该材料展现出了卓越的结构稳定性和氧化还原对称性，从而实现了优异的电化学性能，包括高容量保持和低电压衰减。

这项工作不仅为理解富锂层状氧化物中的过渡金属迁移提供了新的视角，也为未来设计和开发具有高能量密度和长循环稳定性的锂离子电池阴极材料提供了重要的指导。

文献信息

标题：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