使用化學計量比的層狀Li金屬氧化物作為陰極的Li離子電池目前達到了能量密度的極限，這是因為單一陽離子氧化還原反應的局限。研究者發現晶格氧的氧化還原反應（LOR）是產生高能量密度的特征機制。但是人們對于晶格氧的LOR機理并不清楚，因此阻礙設計更好的陰極材料。有鑒于此，清華大學谷林教授、華中師范大學郭彥炳教授、高昂、中國科學院物理所張慶華等報道化學計量比的Ni基陰極能夠，通過電化學過程的離子遷移形成動態過渡金屬網絡的現象。
通過原位和離線STEM表征觀測發現帶狀的過渡金屬原子網絡，根據研究結果提出t2g軌道填充規則，能夠指導設計有序結構過渡金屬網絡，并且得到計算結構和見諸報道的有序過渡金屬氧化物的支持。
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這項研究工作表明了化學計量比層狀氧化物電極材料的LOR機理，展示了調節過渡金屬有序結構方式，發展和設計高能量密度電極材料。
參考文獻
Ang Gao, Xinyan Li, Qinghua Zhang, Ting Lin, Yichi Wang, Yujie Chen, Weiguang Lin, Shiyu Wang, Pengxiang Ji, Zhu Luo, Jinlong Wang, Yanbing Guo, Lin Gu, Dynamic Transition Metal Network via Orbital Population Design Stabilizes Lattice Oxygen Redox in Stoichiometric Layered Cathodes, Adv. Mater. 2024
DOI: 10.1002/adma.202412673
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202412673
