由于區(qū)分顆粒間和顆粒內(nèi)異質(zhì)性的挑戰(zhàn)，大多數(shù)電池正極材料的鋰化動(dòng)力學(xué)和相變機(jī)制仍然知之甚少。
在這項(xiàng)工作中，歐洲同步輻射光源Tobias U. Schulli，Marie-Ingrid Richard電化學(xué)脫鋰過程中 Li1?xMn1.5Ni0.5O4 單晶內(nèi)部的結(jié)構(gòu)演變可以通過操作 X 射線納米衍射顯微鏡直接解析。
文章要點(diǎn)
1）正如當(dāng)前相變理論所預(yù)測(cè)的那樣，固溶體中間體的亞穩(wěn)域似乎與鋰化相和脫鋰相之間的反應(yīng)前沿?zé)o關(guān)。相反，單晶內(nèi)部異常持久的應(yīng)變梯度表明固溶體域的形狀和大小是由晶格缺陷模板化的，晶格缺陷指導(dǎo)整個(gè)脫鋰過程。
2）形態(tài)、應(yīng)變分布和傾斜邊界表明，(Ni2+/Ni3+) 和 (Ni3+/Ni4+) 相變通過不同的機(jī)制進(jìn)行，為減少高壓尖晶石活性材料的結(jié)構(gòu)退化以實(shí)現(xiàn)商業(yè)上有用的耐久性提供了解決方案。循環(huán)過程中的動(dòng)態(tài)晶格域重新取向被發(fā)現(xiàn)是形成永久傾斜邊界的原因，其角度偏差在連續(xù)循環(huán)過程中增加。
參考文獻(xiàn)
Martens, I., Vostrov, N., Mirolo, M. et al. Defects and nanostrain gradients control phase transition mechanisms in single crystal high-voltage lithium spinel. Nat Commun 14, 6975 (2023).
DOI：10.1038/s41467-023-42285-4
https://doi.org/10.1038/s41467-023-42285-4
