中科院提鋰材料新進(jìn)展：構(gòu)建具有自修復(fù)能力錳酸鋰提鋰電極

不同氧化還原介質(zhì)（Cr、Ni、Co）調(diào)控LiMn₂O₄電極穩(wěn)定性的機(jī)制示意圖  圖片來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所

據(jù)中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所消息，鹽湖鹵水體系組成復(fù)雜，Li⁺、K⁺、Na⁺等單價(jià)離子共存且物化性質(zhì)相近，傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶與吸附分離工藝普遍存在流程長(zhǎng)、選擇性不足及能耗較高等問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)高選擇性、高傳輸效率與長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的電化學(xué)直接提鋰技術(shù)，是制約鹽湖鋰鉀資源高效開發(fā)的關(guān)鍵難題。

近日，中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所研究團(tuán)隊(duì)在電化學(xué)直接提鋰電極材料研發(fā)方面取得進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)針對(duì)傳統(tǒng)尖晶石型鋰錳氧化物電極材料易發(fā)生錳溶解與晶格失穩(wěn)的瓶頸，提出動(dòng)態(tài)價(jià)態(tài)調(diào)控策略，成功構(gòu)建具有自修復(fù)能力的錳酸鋰提鋰電極，為鹽湖資源綠色精準(zhǔn)提取提供了新材料體系。

研究團(tuán)隊(duì)將Co²⁺/Co³⁺等可逆氧化還原對(duì)引入電極體系，構(gòu)建動(dòng)態(tài)電子傳遞網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)對(duì)錳價(jià)態(tài)的實(shí)時(shí)調(diào)控。當(dāng)電極運(yùn)行產(chǎn)生Mn²⁺缺陷時(shí)，Co³⁺可通過(guò)電子轉(zhuǎn)移將其重新氧化為穩(wěn)定的Mn³⁺，形成類似“電子緩沖池”的內(nèi)部修復(fù)機(jī)制，有效抑制了錳溶解與Jahn–Teller畸變。基于該策略構(gòu)建的LiCo_1.0Mn_1.0O₄電極實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與鋰離子傳輸動(dòng)力學(xué)的同步提升。

相關(guān)研究成果發(fā)表在Advanced Functional Materials上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊(duì)計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)和青海省“昆侖英才”行動(dòng)計(jì)劃等的支持。