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鋰離子電池的巨大需求使得鈷基和鎳基正極材料的替代品成為必然。 使用地球豐富元素的陽離子無序材料正在被探索作為有希望的候選材料。

在本文中，石溪大學Yimei Zhu，Shan Yan，Kenneth J. Takeuchi展示了一種共沉淀合成方法，該方法可以直接制備無序巖鹽 Li_2.4Fe_1.0Ti_1.0O_4.7 (rLFTO·C) 和尖晶石結構混合 Li_0.5Fe_1.0Ti_0.9O_3.2·C (sLFTO·C) 納米粒子，這些納米粒子具有保形導電碳涂層。

文章要點

1）高角度環形暗場成像結合電子能量損失譜映射顯示均勻的 Fe/Ti 分布，粒子之間的成分變化很小。 在原子水平上證實了這兩種材料的陽離子無序，其中 rLFTO·C 的短程有序性更明顯。采用原位 X 射線吸收光譜、非原位硬 X 射線光電子能譜、非原位軟 X 射線吸收光譜和非原位同步加速器 X 射線衍射研究了本體和表面的（脫）鋰化。

2）從結構上看，r-LFTO·C 在（脫）鋰化過程中表現出八面體和四面體位點之間可逆的部分 Fe 中心遷移。r-LFTO·C 證明在初始電化學循環過程中 O 的氧化還原與鐵的氧化還原同時發生，而鐵的氧化還原在后期循環中占主導地位。相反，s-LFTO·C 電化學在整個循環過程中都涉及鐵的氧化還原。

這些研究結果合理化了電化學中的差異，其中 r-LFTO·C 顯示出更高的初始容量但在可以訪問 O 氧化還原的電壓窗口內具有較差的容量保持率，而 s-LFTO·C 表現出較低的初始容量但具有更好的容量保持率。

參考文獻

Arun Kingan, et al, Structural, Electrochemical, and (De)lithiation Mechanism Investigation of CationDisordered Rocksalt and Spinel Hybrid Nanomaterials in Lithium-Ion Batteries, ACS Nano, 2024

DOI: 10.1021/acsnano.4c11725

https://doi.org/10.1021/acsnano.4c11725