富锂电池材料重构带有静电和共价键效应的特征

2021-07-28 14:47:32

美国卡内基梅隆大学Venkatasubramanian Viswanathan团队报道了富锂电池材料中氧轨道的层析重构方法。相关研究成果近日发表于《自然》。

重型运输和航空的电气化需要新的策略来提高电极材料的能量密度。使用阴离子氧化还原是实现这一宏伟目标的一种可能途径。然而,由于氧化还原反应相关的电子轨道不能通过标准实验测量,关于O2-/O-氧化还原范例的有效性以及阴离子容量起源的替代解释仍然存在问题。

该研究中,利用高能X射线康普顿测量和第一性原理模型,研究人员展示了如何对处于可逆和稳定阴离子氧化还原活性中心的电子轨道进行成像和可视化,并确定其特征和对称性。研究人员发现康普顿分布随锂离子浓度的差异变化对电子波函数的相位敏感,并带有静电和共价键效应的特征。

该研究不仅在原子尺度上提供了富锂电池的工作原理,而且还提出了改进现有电池材料和设计新电池材料的途径。

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