熵稳定氧化物与高功函数异质结构光催化剂：基于d10/s0p0阳离子的实验与第一性原理研究

　　本文设计了一种中熵Li富集锰基正极材料（LRMEF），通过Al3+/Cu2+掺杂Mn位点和F-掺杂O位点的协同策略，原位生成3 nm尖晶石表面层，显著提升结构稳定性与锂离子扩散动力学。该材料在1C循环300次后容量保持率达84%，电压衰减率仅17.3%，为高能量密度锂离子电池（LIBs）提供了创新解决方案。

　　

Highlight

本研究通过熵调控与阴离子掺杂策略，设计出新型Li富集氧化物正极材料。双阳离子（Al³⁺/Cu²⁺）和阴离子（F^-）的引入不仅增加构型熵，还产生氧空位，有效抑制Mn离子的Jahn-Teller畸变和氧释放。

Results and discussion

如图1(a)所示，通过Al³⁺/Cu²⁺掺杂Mn位点和F^-掺杂O位点的设计，原位诱导出尖晶石保护层。高角环形暗场扫描透射电镜（HAADF-STEM）证实该策略形成了约3 nm厚的尖晶石表面层，既能保护体相免受电解液腐蚀，又能加速Li⁺传输动力学。

Conclusions

基于熵调控和阴离子掺杂策略开发的正极材料，其原位诱导的尖晶石相可缓解晶格应变，三维扩散通道使Li⁺扩散系数提升2个数量级，最终实现84%的容量保持率和82.7%的电压保持率，展现出在高能量密度锂离子电池中的巨大应用潜力。