王连洲院士领衔！中南大学孙永奇/长沙理工朱晓波Angwe | 富锂正极材料氧空位的热力学控制！

背景：富锂层状氧化物作为下一代锂离子电池正极材料，其高容量依赖阴离子氧化还原反应，但该反应常伴随不可逆氧释放和结构退化，导致性能衰减。研究目的：针对氧空位调控的挑战，本研究旨在开发一种基于热力学平衡的通用策略，实现对富锂正极材料中氧空位浓度的精确控制，并阐明其作用机制。结论：通过Mn-O2相图指导，利用CO/CO2气体对精确调控煅烧氧分压，实现了氧空位浓度在宽范围内的可控形成。优化材料（氧空位浓度约3.8 mol%）展现出增强的超结构、改善的结构可逆性、显著提升的初始放电容量（达参比样品的6倍）和优异的倍率性能。理论计算揭示氧空位通过窄化带隙、调控电子结构，为可逆阴离子氧化还原创造了理想条件。该工作为氧空位工程及高性能正极材料设计提供了新框架。