填补空白！他，天大校友，顶尖名校教授，新发AEM：高稳定富锂锰基电池！

富锂（Li）和锰（Mn）的无序岩盐（DRX）材料被认为是下一代锂离子电池极具潜力的正极材料。

然而，尽管这些材料在原始状态下富含Li离子，但在集成到全电池中时，它们在循环过程中保持Li离子库存方面仍面临挑战。

2025年6月19日，美国弗吉尼亚理工大学系林峰在国际知名期刊Advanced Energy Materials发表题为《Mitigating Cyclable Li-Ion Inventory Loss in Full Cells withMn-Rich Disordered Rocksalt Cathodes》的研究论文，Weibo Huang为论文第一作者，林峰为论文通讯作者。

研究团队对不同DRX||Gra全电池中的DRX材料降解机制进行了深入研究。

研究发现，DRX电极中含有Li杂质，这主要是由于机械化学合成的DRX材料在样品转移和储存过程中对环境极为敏感所产生的，此外，DRX的结构不稳定性会触发Mn的溶解。

溶解的Mn离子会与裸露的Li_xC_y化合物发生反应，并诱导负极上的电解质分解，从而进一步消耗Li离子库存。

通过预先添加Mn²⁺的控制实验，研究团队明确证实了Mn溶解对Li离子库存的负面影响，并发现电化学活化过程可以有效稳定DRX结构，减轻Mn的溶解，进而缓解Li离子库存的损失。

基于这些独特的见解，研究团队开发了化学预Li化和电解质添加剂策略。这些策略通过共同钝化界面、减轻痕量溶解的Mn离子的影响，有效保护了锂离子库存。

最终，DRX||石墨全电池实现了高度可逆的电化学反应，并展现出优异的高容量保持率。

此项研究填补了基于DRX的全电池研究领域的空白，并为DRX材料的实际应用提供了重要的降解机制分析和优化策略见解。

图1：富Li和Mn的无序岩盐（DRX）材料在全电池中的电化学性能和Mn的氧化态。a）不同富Li和Mn的DRX正极材料的初始库仑效率（ICE），这些材料的ICE均超过100%。b) DRX||Li电池在前5个循环中的电压曲线，表明DRX材料需要经过电化学活化过程才能实现电化学可逆性。c) 原始DRX和经过电化学活化（EA）后的DRX电极的软X射线吸收光谱（XAS），显示了Mn的氧化态在活化后的变化。d) DRX||Gra和EA-DRX||Gra全电池在第5个循环中的电压曲线。e）两种全电池的循环稳定性对比。f）从DRX||石墨和EA-DRX||石墨全电池中收集的DRX电极的硬XAS光谱，显示了不同Mn的氧化态。

图2：从DRX和EA-DRX全电池中收集的Gra负极进行了形貌表征。a）原始Gra电极的扫描电子显微镜（SEM）图像。b，c）分别为经过150个循环后的DRX||Gra和EA-DRX||Gra负极的SEM图像，显示了两种负极表面形貌的差异。d，e）为两种负极的扫描透射电子显微镜-能量色散光谱（STEM-EDS）元素分布图，表明DRX||石墨负极表面有更厚的固体电解质界面（SEI）层，并伴随着更多的Mn沉积和电解液分解。

图3：从DRX和EA-DRX全电池中收集的Gra负极表面钝化层的成分和分布。a-d）分别为Gra负极的C 1s、F 1s、P 2p和Mn 2p的X射线光电子能谱（XPS）图谱。e) 两种负极的Mn L-edge软XAS光谱，进一步证实了Mn溶解的存在。f）DRX||Gra和EA-DRX||Gra全电池循环150次后，石墨电极上MnF^–、MnO^–、PO₂^–、LiF₂^–和C₂HO^–物种的TOF-SIMS图像。

图4：溶解的Mn离子对DRX基全电池的影响。a）初始电压曲线。b）不同Mn溶解浓度电解质的EA-DRX||Gra全电池的循环性能与库仑效率。c）不同初始Mn浓度电解液的Li||Al电池的循环伏安（CV）曲线，显示了Mn离子对电解液氧化还原稳定性的影响。d）为基于傅里叶变换红外光谱（FTIR）拟合得到的不同Mn离子溶剂化结构的比例，表明溶解的Mn离子会改变电解液的溶剂化结构。

图5：DRX基全电池的重新设计和优化。a）采用基准电解质的DRX||Li电池在0.2C倍率下的初始电压曲线，表明DRX材料的可逆锂离子库存有限。b）石墨电极的可控化学预Li化过程。c）采用不同电解质的DRX||CP-Gra电池示意图。d）为使用不同电解液的DRX||CP-Gra全电池的初始电压曲线。e）EA-DRX||Gra全电池在基准电解液条件下的循环性能，以及DRX||CP-Gra全电池在不同电解液条件下以0.2C倍率的循环性能对比，其中EA-DRX||Gra电池与图1中的EA-DRX||Gra电池为同款。

综上，研究团队揭示了DRX材料的结构不稳定性导致锰（Mn）溶解，进而引发电解质分解和锂离子库存损失的问题，并提出了通过化学预锂化和电解液添加剂策略优化DRX基全电池性能的方法。

研究人员通过预Li化技术显著提高了DRX基全电池的循环稳定性和可逆Li离子库存，成功实现了91%的容量保持率（150个循环后）。

该研究不仅填补了DRX基全电池研究的空白，还为下一代高性能Li离子电池的设计提供了重要的理论依据和优化策略。

此研究的优化策略有望推动DRX材料在电动汽车和可再生能源存储等领域的实际应用，为实现高性能、长寿命的锂离子电池提供了新的方向。

Mitigating Cyclable Li-Ion Inventory Loss in Full Cells withMn-Rich Disordered Rocksalt Cathodes, Adv. Energy Mater., 2025. DOI: 10.1002/aenm.202501285