廈門大學(xué)、寧德時(shí)代新能源科技有限公司(CATL)及中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所的科研團(tuán)隊(duì)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，首次深入探索并揭示了鋰離子電池(LIB)領(lǐng)域的一個(gè)反?，F(xiàn)象：在富鋰層狀氧化物(LRLO)正極材料中，低放電深度(DOD)條件下電池的容量衰減竟然更為顯著。

富鋰層狀氧化物作為LIB正極材料的明日之星，通過(guò)引入額外的鋰至過(guò)渡金屬(TM)層，實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)活性的雙重提升，從而大幅提高了比容量(超過(guò)300 mAh/g)和能量密度(超過(guò)1000 Wh/kg)。然而，這一創(chuàng)新也伴隨著前所未有的挑戰(zhàn)。在充放電循環(huán)中，大量Li+從TM層中析出，導(dǎo)致空位形成，進(jìn)而觸發(fā)不可逆的TM遷移和電壓衰減，嚴(yán)重破壞了正極的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。此外，氧化晶格氧(On-，n < 2)和電子空穴的親核攻擊也對(duì)電極-電解液界面產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，進(jìn)一步降低了Li+的可逆性。

盡管傳統(tǒng)觀念認(rèn)為減少陰離子氧化還原的參與能夠增強(qiáng)循環(huán)穩(wěn)定性，但CATL的內(nèi)部研究數(shù)據(jù)卻顯示，在相同的上限電壓(UCV)條件下，LRLO(例如Li1.14Ni0.26Mn0.55Co0.05O2)在低深度放電(LDOD)/高放電截止電壓循環(huán)中，其容量衰減速度明顯快于高深度放電(HDOD)/低放電截止電壓循環(huán)。相比之下，傳統(tǒng)的非LRLO材料(如LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2，NCM)在相同的LDOD循環(huán)條件下并未表現(xiàn)出如此快速的容量衰減。

為了深入探究這一反?，F(xiàn)象，科研團(tuán)隊(duì)采用了CATL標(biāo)準(zhǔn)的軟包全電池，并進(jìn)行了詳盡的表征研究。研究結(jié)果顯示，不完全放電會(huì)導(dǎo)致氧化晶格氧(On-)的積累，進(jìn)而引發(fā)一系列結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定現(xiàn)象，包括TM遷移、空位團(tuán)簇的形成以及結(jié)構(gòu)扭曲。這些結(jié)構(gòu)變化對(duì)電極-電解質(zhì)界面的完整性造成了嚴(yán)重的破壞。

科研團(tuán)隊(duì)指出，LRLO面臨的核心難題在于如何建立性能衰減與陰離子氧化還原現(xiàn)象積累之間的明確聯(lián)系。這一發(fā)現(xiàn)不僅顛覆了許多現(xiàn)有的理論和原則，也為未來(lái)的材料研究和開發(fā)指明了新的方向。

該研究成果以題為“Depth-of-Discharge Dependent Capacity Decay Induced by the Accumulation of Oxidized Lattice Oxygen in Li-Rich Layered Oxide Cathode”的論文形式，發(fā)表在《Angewandte Chemie International Edition》期刊上，第一作者為廈門大學(xué)的張康博士。