电化学诱导非晶化过程促使材料形成随机分布的VO4单元与散射状悬空氧键，从而促进O-O键形成。该材料同时展现出230 mAh g−1的高比容量。
此文章揭示了非晶化正极材料中低电压O-O形式氧化还原机制的新路径。
图1：电化学与结构演化。（a）首次及第二次充放电曲线F2样品首次充电（CH1）仅提供40 mAh g-1容量，放电出现两个平台（DH1/DH2）；第二次循环曲线呈斜坡状，表明材料已非晶化。（b）XRD：首次循环后C2/c晶体衍射峰消失，证实结构由晶态转变为非晶态/岩盐混合相。（c）EXAFS R空间谱：1.2 Å处峰对应VO4四面体V–O键，非晶化后仍保持；1.68 Å新峰指示VO6八面体生成。（d）PDF：2C 4.8 V样品出现1.3–1.5 Å新短键，预示O–O二聚体形成；1.73 Å峰对应V–O四面体键，峰位左移反映键长缩短。
图2：电荷补偿机制。（a）标记七个关键状态（i–vii）用于后续谱学追踪。（b）O K-edge XANES：529.5 eV及531.3 eV峰为V–O杂化态；V L边随氧化还原低能移动，指示V价态变化。（c）面积比(Area 1/Area 2)：充电时比值上升，表明O参与氧化并生成空穴态。（d）V L3/L2边位置：循环过程中持续低能偏移，证实V被还原并与O氧化耦合。图3：RIXS揭示O–O可逆氧化还原。（a–c）二维RIXS图：首次循环未见O–O特征；第二次充电(2C 4.8 V)出现529.8–532.1 eV激发/523.7 eV发射的O–O指纹峰；放电(2D 2.0 V)该特征消失，证明可逆。（d）530.8 eV激发下的RIXS切片：进一步确认O–O过氧物种的存在与可逆性。图4：AIMD模拟非晶化与O–O二聚体。（a,b）非晶模型a1、a2：经1000 K→300 K退火后呈现随机取向的VO4四面体，无长程有序。（c）晶态c-LVOF：退火后仍保持C2/c晶格。（d–f）模拟O PDF：a1、a2出现1.4–1.6 Å的O–O峰（箭头），对应二聚体；c-LVOF无此短键。（g,h）示意图：晶态中O孤对电子受限于骨架难以成键；非晶态结构自由度大，易形成稳定O–O二聚体。图5：电化学性能评估。（a）不同扫速CV：氧化/还原峰A/A′对应V氧化还原。（b）ln i vs ln v拟合：b≈1.04/0.86，表明以表面赝电容行为为主。（c）200 mA g-1循环：激活后提供230 mAh g-1，100圈稳定；放电至1.5 V容量超300 mAh g-1。（d）DEMS：CH1与CH3阶段几乎无O2析出，仅微量CO2，证实氧氧化还原稳定性。（e）平均电压：100圈循环内保持平稳，无明显衰减。综上，作者设计了一种非晶Li–V–O–F正极（a-LVOF），揭示其可在4.1 V低电压下通过四面体骨架实现可逆O–O氧化还原，获得230 mAh g-1高容量与优异循环稳定性。该发现突破了传统晶态层状正极依赖八面体配位的局限，为开发低成本、高能量密度、长寿命的锂离子电池提供了新的材料体系和设计思路。
Zhang, K., Yang, T., Chen, T. et al. An amorphous Li–V–O–F cathode with tetrahedral coordination and O–O formal redox at low voltage. Nat. Mater. (2025). https://doi.org/10.1038/s41563-025-02293-9
