近日，新番 深圳研究生院新番 肖荫果团队在富锂锰基层状氧化物正极材料研究领域取得重要突破，相关研究成果以 “Reversible oxygen redox in Li-rich Mn-based cathodes achieved by regulating the local environments of bulk and surface lattice oxygen” 为题发表于国际知名期刊 Advanced Materials（IF=26.8）。该工作通过精准调控体相和表面晶格氧的局域环境，成功实现了晶格氧氧化还原的高可逆性，大幅提升了富锂锰基正极材料的电化学性能，为下一代高容量锂离子电池正极材料的优化设计提供了全新思路与重要科学依据。

富锂锰基层状氧化物因同时具备过渡金属和晶格氧参与的双氧化还原反应机制，具有超过 300 mAh g^-1 的超高比容量，被认为是极具潜力的高能正极材料。然而，晶格氧氧化还原的固有可逆性较低，导致该类材料存在初始库伦效率低、循环稳定性差、高电压下氧释放等问题，严重制约其实际应用。针对上述核心问题，研究团队创新性提出体相-表相晶格氧局域环境的协同调控策略，实现了高可逆性的晶格氧氧化还原。在体相调控方面，团队通过在过渡金属层引入 Li/Mn 无序缺陷，诱导 MO₆（M=Li, Ni, Mn）八面体发生定向畸变，显著增强Mn-O 共价键合，在稳定体相晶格氧电子结构的基础上，同步缓解电化学脱锂过程中的氧骨架畸变；在表面调控方面，通过温和的化学后处理实现材料表面的 Li⁺/H⁺ 交换，重构了表面晶格氧的配位环境，成功抑制了表面不可逆氧释放。

图1. 系统分析材料体相局域结构畸变和电子结构演化关联性

为深入揭示调控机制，团队综合采用同步辐射 X 射线衍射、中子全散射、最大熵方法、原位电化学质谱、同步辐射软/硬 X 射线吸收光谱等多种先进表征技术，并结合第一性原理密度泛函理论计算，从原子尺度建立了局域结构畸变与电子结构演化的直接关联，证实了体相八面体畸变对 Mn-O 共价键合的增强机制，以及表面质子化对晶格氧解离的抑制作用。同时，团队利用氘代高分辨中子衍射成功实现了 Li⁺/H⁺ 交换行为的定量表征，为界面质子化调控提供了直接的实验证据。

该协同调控策略制备的改性富锂锰基材料展现出卓越的电化学性能：材料的初始库伦效率从原始的 73.88% 大幅提升至 91.72%，首圈放电比容量达 281.3 mAh g^-1；在 250 mA g^-1 的电流密度下循环 500 次后，容量保持率高达 95.9%，优于目前已报道的同类材料；同时材料的电压衰减显著缓解，晶格氧的氧化还原活性与可逆性实现同步提升。该研究成果实现了富锂锰基正极材料体相和表面晶格氧的协同稳定调控，为提升晶格氧氧化还原可逆性这一领域关键难题提供了新的策略。

新番 深圳研究生院新番 肖荫果长聘副教授，蒲禹光博士与剑桥大学王睿博士为该论文的共同通讯作者，我院硕士生焦子勤、博士生曾淘为共同第一作者。该研究工作得到了国家自然科学基金、广东省创新创业研究团队项目和广东东莞松山湖大科学装置开放课题的资助。深圳市发改委支持的材料基因组大科学装置平台也为这项研究工作提供了支持。

论文链接：//doi.org/10.1002/adma.202523233