據(jù)悉，近日，深圳先進(jìn)技術(shù)研究院功能薄膜材料研究者唐永炳等人成功研發(fā)出一種新型Li2Fe(C2O4)2聚陰離子鋰電正極材料，其具備陰陽離子雙重電化學(xué)活性能，得以同時提高電池的能量密度與安全性。該研究成果An oxalate cathode for lithium ion batteries with combined cationic and polyanionic redox（《一種具有陽離子和聚陰離子氧化還原活性的草酸鹽類鋰離子電池正極材料》）已在線發(fā)表于《自然-通訊》（Nature Communications, 2019, DOI: 10.1038/s41467-019-11077-0）。
傳統(tǒng)正極材料主要分為氧化物與聚陰離子兩大類。其中，氧化物正極如鈷酸鋰等因有過渡金屬和氧負(fù)離子兩種氧化還原電對而具備較高的比能量密度，但是由于氧負(fù)離子的電化學(xué)反應(yīng)極為不穩(wěn)定，容易生成氣體，導(dǎo)致正極結(jié)構(gòu)坍塌，從而引起電池失效，甚至悶燃爆炸。聚陰離子型正極如磷酸鐵鋰，由于聚陰離子作為結(jié)構(gòu)骨架能顯著增強(qiáng)材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，不過聚陰離子作為非活性成分會降低整個系統(tǒng)容量。
為此，唐永炳等人研發(fā)出Li2Fe(C2O4)2聚陰離子鋰電正極材料，并發(fā)現(xiàn)了該材料同時具備了鐵離子與草酸根基團(tuán)兩種電化學(xué)活性。通過穆斯堡爾譜和原位同步輻射近邊吸收邊和擴(kuò)展吸收邊精細(xì)結(jié)構(gòu)驗(yàn)證了Fe2+/Fe3+變化的可逆性；采用原位拉曼光譜及碳、氧的同步輻射近邊吸收邊結(jié)構(gòu)驗(yàn)證了草酸根陰離子基團(tuán)的可逆變化；理論計(jì)算出了該電極的電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。
此次新型Li2Fe(C2O4)2聚陰離子鋰電正極材料的研發(fā)，對今后開發(fā)基于多電化學(xué)活性中心的正極材料具有深遠(yuǎn)的影響。
