张亮/郭少华/吴锦鹏AM: 调制过渡金属-氧共价性，提高催化剂晶格氧氧化还原的可逆性

在电池电极中利用可逆晶格氧氧化还原(OR)是克服传统过渡金属氧化还原所设定的容量限制的重要策略。然而，晶格OR反应通常伴随着不可逆的氧氧化，导致局部结构转变和电压/容量衰减。

在此，苏州大学张亮、南京大学郭少华和清华大学吴锦鹏等开发一种新型层状 P2-Na_0.6Mg_0.15Mn_0.7Cu_0.15O₂电极，通过调节钠离子电池层状电极的过渡金属-氧共价键可以显着提高晶格OR的可逆性。

研究人员通过对共振非弹性X射线散射(mRIXS)结果定量分析，发现铜掺杂使晶格OR的可逆性从NMMO的73%大大提高到NMMCO的95%。性能较差的P2-OP4相变被成功地抑制，具有0.45%超低体积变化。

此外，由于高度可逆的晶格OR反应，不可逆的TM迁移也被很大程度上减轻。由于这些优势，在1C的高电流率下循环200圈后，NMMCO抑制了电压衰减和容量保留了95.8%。

密度泛函理论(DFT)计算表明，Cu 3d态和O 2p态之间的大量能量重叠，有效地抑制了结构变形，保证了氧框架的刚性，这导致了晶格OR活性的可逆性的提高。该项工作明确地显示了TM-O共价在维持可逆晶格或活性方面的关键作用，这为合理设计具有阴离子-阳离子协同贡献的高性能阴极材料提供了一个新策略。

Enhancing the Reversibility of Lattice Oxygen Redox Through Modulated Transition Metal-Oxygen Covalency for Layered Battery Electrodes. Advanced Materials, 2022. DOI: 10.1002/adma.202201152