在層狀富鋰正極中，陰離子氧化還原提供了高容量，但引發了一系列連鎖問題，例如氧二聚化、表面氧氣釋放、體相內氧氣的形成、過渡金屬遷移、TMO6八面體畸變等。目前的研究主要集中在氧物種的演化和過渡金屬的遷移過程，忽略了磁阻挫的變化對結構重組的重要作用。近日，華東師范大學物理與電子科學學院胡炳文教授課題組首次提出強大的磁阻挫可能是體相內氧氣和氧二聚體形成的內在驅動力，這為強共價體系中氧氣的形成提供了合理的解釋，也為進一步理解陰離子氧化還原提供了一個獨特的視角。
ACS Energy Letters 刊發華東師范大學胡炳文課題組最新研究成果
Li2RuO3在充放電過程中磁阻挫的演化過程
磁阻挫驅動trapped O2形成的機理
研究發現，Li2RuO3在Ru4+到Ru5+的氧化階段，由于C2/c到R3的結構相變和Ru自旋量子數的增加，磁阻挫會劇烈增加；在陰離子氧化階段，伴隨著氧二聚體和氧氣的形成，強大的磁阻挫得到快速緩解并最終消除。盡管Li2RuO3中Ru-O的共價結合能力較強，但依舊無法阻止氧氣的形成。因此，研究人員指出，富鋰正極的性能改進策略不僅要增強過渡金屬與氧原子之間共價結合，更要緩解蜂窩狀結構中的磁阻挫。
研究成果以“Coupling of Oxygen Dimer and Trapped O2 with Strong Magnetic Frustration in Layered Li-rich Cathodes ”為題，發表于ACS Energy Letters 期刊。華東師范大學為論文第一完成單位，胡炳文教授為論文通訊作者，博士生吳祥為論文第一作者。研究工作得到國家自然科學基金委、華東師范大學公共創新服務平臺（EPR平臺）、合肥物質科學研究院強磁場科學中心的大力支持。
附：
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.4c0291
來源｜物理與電子科學學院、科技處 編輯｜毛宇彤 編審｜郭文君
