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Tailored Ordering Enables High-Capacity Cathode Materials
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DOI：10.1002/aenm.202503660.png)
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摘要
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新型高容量且成分灵活性更高的锂离子电池正极材料对于不断增长的电动汽车市场至关重要。具有阳离子无序结构的正极材料曾被视为次优选择，但近期的研究表明，它们在Li₁₊ₓM₁₋ₓO₂化学体系中（其中金属组合M范围广泛）具有巨大潜力。通过放宽维持有序锂扩散通道的要求，LiMO₂中无数的多金属成分可能变得可行，有助于开发高容量的无钴正极材料。这种成分空间的自由度带来的挑战在于设计出具有特定、定制类型的长程和短程有序结构的成分，这既能确保相稳定性，又能促进锂扩散。基于计算有序性描述符提出了有序性设计框架，该框架与低成本启发式方法和元素统计相结合，可同时实现既具有有利相稳定性又有利于锂扩散的成分设计。利用这一计算框架，并结合说明性的合成与表征实验，我们不仅展示了LiCr₀.₇₅Fe₀.₂₅O₂的设计，该材料在20%锂过量的变体Li₁.₂Cr₀.₆Fe₀.₂O₂中初始充电容量分别为234和320 mAhg⁻¹，还基于迄今最广泛的第一性原理研究之一所揭示的有序性趋势，给出了32种元素的元素有序性统计。
Keyword:
battery cathode materials
DFT calculations
disordered rocksalt (DRX)
high-throughput research
short-range order
AI总结
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期刊
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