锂电大牛Tarascon的Nat. Mater.新作：三维有序富锂正极材料Li2IrO3为阴离子氧化还原活性提供有力证据

今日推出的期刊快解主要跟大家介绍下锂电领域大牛Jean-Marie Tarascon课题组在Nature Materials上面发表的新作，论文标题：Evidence for anionic redox activity in a tridimensional-ordered Li-rich positive electrode β-Li₂IrO₃, DOI: 10.1038/nmat4864.

背景介绍：

Jean-Marie Tarascon教授是发明聚合物锂离子电池的鼻祖，他开创了将软包装应用于锂电池的先例从而使得聚合物锂离子电成为目前的主流电池产品。

Tarascon教授一直在美国从事科研工作，他于1980年在美国康奈尔大学毕业，后在法国波尔多大学获得固态化学博士学位，之后他加入举世闻名的美国贝尔实验室。90年代初期，Tarascon的研究小组研制了用于高电位正极材料的电解液，从而创造了以铝箔包装锰酸锂锂离子电池为特征的BELLCORE 技术。1994年，Tarascon应邀回法国担任庇卡底大学的教授。

本文主要内容：

锂离子电池的负极材料一直依赖于阳离子的氧化还原反应，直到最近人们发现在富锂材料中阴离子的氧化还原可以让电容高达300 mA h-1 g-1. 在探索基于阴离子氧化还原的新型高电容电极材料过程中，一个悬而未决的问题是材料结构维度的重要性。今天要分享的这篇文章刚好在这个领域取得了突破。作者采用三维有序的β-Li₂IrO₃作为富锂的正极材料，在单位Ir位点上可以实现2.5 e的可逆传递，这是目前报道的d电子金属插层反应的最高值。作者提出β-Li₂IrO₃的高活性是阳离子（Mn+）和阴离子（(O2)n−）氧化还原过程协同作用的结果，并采用ABF-STEM和中子衍射实现了阴离子氧化还原过程的可视化。相关结果得到了DFT理论计算的证实。这种三维有序的β-Li₂IrO₃表现出了很好的充放电循环性能和结构稳定性。这篇文章的重要意义在于打破了人们在锂离子电极材料维度上的思维定势，让人们不再局限于二维材料，极大地拓宽了先进锂离子电极材料的可能性。

图1. β-Li_xIrO₃的结构。a)  β-Li_xIrO₃的中子衍射精修谱，b) 结构模型图和c) IrO6八面体结构示意图； d) 充电之后（4V）β-LiIrO₃的中子衍射精修谱，e) 结构模型图和f) IrO6八面体结构示意图。

图2. β-Li_xIrO₃的电化学测试数据。a中倍率为C/10, b是前十个充放电循环的dx/dv 曲线；c) 充电曲线与d) 对应的原位XRD数据。

图3. XPS数据分析

图4. β-Li_xIrO₃的局部结构。a)  β-Li₂IrO₃的ABF-STEM，b) 电镜图片与模拟结构吻合; c) 模拟图；d)  β-LiIrO₃的ABF-STEM，e) 电镜图片与模拟结构吻合; f) 模拟图.

图5. β-Li_xIrO₃的循环性能

图6. 电子结构和计算所得的电压值。

声明：由于小编对锂离子电池方面的知识缺乏深入认识，在解读过程中难免产生一些错误，恳请方家指正，拜谢！

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