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永利集團官網(wǎng)巨新、萬初斌團隊《Advanced Functional Materials》配體-金屬間電荷轉移激發(fā)鈉離子電池正極陰離子氧化還原

近日，永利集團官網(wǎng)巨新、萬初斌團隊在MOF衍生層狀鈉離子電池正極材料中，通過配體-金屬間電荷轉移實現(xiàn)了陰離子氧化還原的激發(fā)過程。研究基于中子衍射、同步輻射吸收譜和理論模擬計算分析了TMs和O的軌道雜化，發(fā)現(xiàn)Mg誘導O_2p非成鍵態(tài)作為電子供體，與Ni_3d自旋向下的t_2g軌道之間形成強烈的相互作用。此種π構型的氧處于反鍵軌道剛好低于費米能級，表現(xiàn)出高氧化活性和穩(wěn)定性。研究成果為可逆金屬離子電池帶了新的設計理念和技術支持。

該成果以“Ligand-to-Metal Charge Transfer Motivated the Whole-Voltage-Range Anionic Redox in P2-Type Layered Oxide Cathodes”為題發(fā)表在國際頂級期刊《Advanced Functional Materials》（IF：19，物理1區(qū)）。第一作者為永利集團3044am官方入口博士研究生唐安春。合作單位：中國原子能科學研究院。

圖1. 基于中子衍射、同步輻射衍射和透射電鏡的NNMO和NNMMO晶體結構表征

圖2. NNMO和NNMMO的電化學性能測試結果

圖3. NNMO和NNMMO中TM-O2p軌道雜化情況

圖4. 電荷補償機理示意圖 

本工作證實了陽離子無序的P2層氧化錳通過電子從配體到金屬的傳遞而發(fā)生π型陰離子氧化。氧作為π電子給體，表現(xiàn)出低電壓氧氧化還原。在大量的電化學惰性Mg離子摻雜后，NNMMO的容量沒有明顯下降。此外，由于減輕了高壓下陰離子的過度氧化，增加了Mn-O鍵的強度，電極的循環(huán)壽命得到提升。此項研究為利用π型陰離子氧化理論開發(fā)高容量、高穩(wěn)定性電極提供了重要的參考價值。

參考文獻

A. Tang, R. Zhao, et al. Ligand-to-Metal Charge Transfer Motivated the Whole-Voltage-Range Anionic Redox in P2-Type Layered Oxide Cathodes. Advanced Functional Materials. Adv. Funct. Mater. 2024, 2402639.

DOI: 10.1002/adfm.202402639

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202402639