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可逆晶格氧氧化還原反應具有提高能量密度和降低電池陰極成本的潛力。然而，它們的廣泛采用面臨著電壓遲滯較大和穩定性差等障礙。目前的研究通過在P3型Na_2/3Cu_1/3Mn_2/3O₂中實現無滯后、長期穩定的氧氧化還原反應來解決這些挑戰。

在這里，布魯克海文國家實驗室Enyuan Hu，橡樹嶺國家實驗室Jue Liu表明這是通過在充電和放電期間形成自旋單線態來實現的。

文章要點

1）包括原位X射線衍射在內的詳細分析顯示了循環過程中高度可逆的結構變化。此外，局部CuO₆ Jahn-Teller畸變始終存在，并且具有動態Cu-O鍵長變化。原位硬X射線吸收和異位軟X射線吸收研究以及密度函數理論計算揭示了大約3.66V和3.99V平臺的兩種不同的電荷補償機制。

2）值得注意的是，研究人員在3.99V充電期間觀察到類似張米的單線態，提供了一種替代的電荷補償機制來穩定活性氧氧化還原反應。

參考文獻

Wang, X., Yin, L., Ronne, A. et al. Stabilizing lattice oxygen redox in layered sodium transition metal oxide through spin singlet state. Nat Commun 14, 7665 (2023).

DOI：10.1038/s41467-023-43031-6

https://doi.org/10.1038/s41467-023-43031-6