電化學性能的限制以及供應鏈的挑戰使正極材料成為鋰離子電池的關鍵瓶頸，導致鋰離子電池達不到理論容量。近日，得克薩斯農工大學Sarbajit Banerjee、印度Harish-Chandra研究所Sudip Chakraborty使用隧道結構ζ-V2O5正極中單晶到單晶的拓撲化學轉變來說明預插層在修飾宿主晶格和改變擴散途徑中的作用。
本文要點：
1) 作者通過操作同步加速器X射線衍射來繪制作為預插層材料中放電深度函數的鋰離子位點占有率。鈉離子和鉀離子形成了一維隧道，減少了插入鋰離子之間的靜電排斥，并完全改變了擴散途徑，使鋰離子的擴散率提高了幾個數量級，并獲得了更高的容量。
2) 在單晶到單晶拓撲化學轉變和操作衍射研究的基礎上，作者揭示了預插層材料性能改善的原子起源，為正極設計的位點選擇性修飾方法鋪平了道路。
Yuting Luo et.al Effect of pre-intercalation on Li-ion diffusion mapped by topochemical single-crystal transformation and operando investigation Nature Materials 2024
DOI: 10.1038/s41563-024-01842-y
https://doi.org/10.1038/s41563-024-01842-y
