قمع إطلاق الأكسجين الشبكي السطحي لمواد الكاثود الغنية بالليثيوم عبر طلاء سبينيل Li4Mn5O12 ذو الهياكل المتغايرة

لقد أثارت الأكسيدات الطبقية الغنية بالليثيوم، التي تتمتع بإمكانية تحقيق سعة استثنائية من خلال الأكسدة الكهربائية الأنودية بالإضافة إلى الأكسدة الكاتيونية التقليدية، اهتماما واسعا. ومع ذلك، تؤدي العملية التي تتضمن الأكسجين حتماً إلى عدم استقرار الإطار الأكسجيني وفي النهاية إطلاق الأكسجين الشبكي من السطح، مما يتسبب في انخفاض السعة، وتلاشي الجهد، وسوء الحركة. هنا، تم التعرف على أنه يمكن تقليل هذه المحنة من خلال بناء طلاء سبينيل Li4 Mn5 O12، الذي يتمتع باستقرار أساسي في الإطار الشبكي لمنع إطلاق الأكسجين من الأكسيدات الطبقية الغنية بالليثيوم في الحالة المنزوعة الليثيوم بعمق. تضمن استراتيجية الأكسدة المنضبطة باستخدام KMnO4 تغليفاً متساوياً ومتكاملاً لـ Li4 Mn5 O12 مع توافق هيكلي مع النواة الطبقية. مع هذا الطلاء الذي يقمع إطلاق الأكسجين، يتم بالتالي عرقلة التحول الطوري المعني والتفاعل الجانبي التحفيزي الذي يبدأ بشكل تفضيلي من السطح، كما يتضح من تطور الهيكل التفصيلي أثناء استخراج/إدخال Li+. يعرض الكاثود المتغاير الهيكل خواص تخزين طاقة تنافسية للغاية بما في ذلك الاحتفاظ بالسعة بنسبة 83.1% بعد 300 دورة عند 0.2 C، وثبات جيد في الجهد، وحركة ملائمة. تسلط هذه النتائج الضوء على ضرورة استقرار الإطار الأكسجيني وفعالية استراتيجية طلاء سبينيل Li4 Mn5 O12 هذه في استقرار سطح الأكسيدات الطبقية الغنية بالليثيوم ضد هروب الأكسجين الشبكي من أجل تصميم مواد كاثود عالية الأداء لبطاريات أيونات الليثيوم عالية الكثافة الطاقة.