源自獨特的180° Li-O-Li構型的氧活化有助于富鋰過渡金屬 (TM) 層狀氧化物 xLi₂MnO₃ ?yLiTMO₂的高容量（> 250 mAh g^-1），這是由于Li@Mn₆超結構基元在Li₂MnO₃組分（相當于Li[Li_1/3Mn_2/3]O₂）中的有序排列，但氧活化與Li@Mn₆超結構基元分布之間的關系尚未建立。

在此，北京大學深圳研究生院潘鋒教授、張明建副研究員等人采用富鋰氧化物 Li[Li_1/6Mn_1/3Ni_1/3Sb_1/6]O₂ (LMNSO)（?Li[Li_1/3Mn_2/3]O₂ (LMO) 和Li[Ni_2/3Sb_1/3]O₂ (LNSO) 的比例為1:1）作為理想的模型復合化合物來研究Li@Mn₆超結構基元在合成過程中的分散過程。

結合異位XRD、TEM和原位TEM，作者清楚地證明了從相分離到粒子生長，然后到粒子合并，最后到相合并的詳細演變：（1）LMO和LNSO在500~700 ℃范圍內分別成核，Li@Mn₆超結構基元聚集在LMO粒子中；（2）LMO和LNSO粒子在700~800 ℃范圍內分離生長，Li@Mn₆超結構基元在較大的LMO粒子中聚集較多；（3）LMO與LNSO粒子在800~1000 ℃范圍內融合，Li@Mn₆超結構基元聚集減少；(4)在1000~1100 ℃范圍內實現均勻分散。

圖1. Li@Mn₆超結構基元的分散增強了電化學性能

這些具有不同分散程度的Li@Mn₆超結構基元的中間體的電化學行為進一步證實，Li@Mn₆基元的均勻分散可以極大地抑制不可逆的氧活化，從而提高氧氧化還原的可逆性，并且可以實現更好的循環(huán)穩(wěn)定性和更低的電壓衰減。

因此，在Li@Mn₆分散度最大的情況下，可以獲得較少的氧損失和較好的循環(huán)穩(wěn)定性。這些發(fā)現提供了對Li@Mn₆超結構基元的形成和演化以及與富鋰正極電化學性能關系的更深入理解。

圖2. 相關性機理研究

Correlating the dispersion of Li@Mn₆ superstructure units with the oxygen activation in Li-rich layered cathode, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.12.003