一种新型三元富锂Li4Fe0.5Mn0.5V(PO4)3正极材料，用于超高容量锂离子电池：通过多电子反应实现远超LFP（锂铁磷酸盐）的正极性能

《Small》：A Novel Ternary Li-Rich Li4Fe0.5Mn0.5V(PO4)3 Cathode for Ultra-High-Capacity Li-Ion Batteries with Potential Far Beyond LFP via Multi-Electron Reaction

三元正极材料Li4Fe0.5Mn0.5V(PO4)3/C具有高容量（163.3 mAh g?1）和长循环稳定性（94.2%容量保留），通过多电子转移（Fe2?/Fe3?、Mn2?/Mn3?、V3?/V??/V??）实现高电压（2.0–4.5 V）下的优异性能，XPS和XRD验证了结构稳定性。

　　

摘要

由于具有优异的稳定性，LiFePO₄（LFP）已在大规模应用中取得成功。然而，其较低的电极电位和不足以高的比容量导致能量密度较低，因此迫切需要寻找具有高电极电位和高比容量的新型正极材料。本文设计了一种新型的富锂三元材料Li₄Fe_0.5Mn_0.5V(PO₄)₃（FMV）正极，该正极结合了钒（V）的高比容量、锰（Mn）的高电极电位以及铁（Fe）的高稳定性。通过XPS实验结果表明，在2.0–4.5 V的电压范围内，Fe²⁺/Fe³⁺、Mn²⁺/Mn³⁺和V³⁺/V⁴⁺/V⁵⁺多个氧化还原对的激活能够实现多次电子转移。在2.0–4.5 V电压下充放电的Li₄Fe_0.5Mn_0.5V(PO₄)₃/C正极在0.1C电流下可提供约163.3 mAh g^?1的比容量，并且在5C电流下经过500次循环后容量保持率为94.2%。原位XRD分析揭示了该正极在充放电过程中的可逆性和结构稳定性。此外，通过2.0和1.5 V电压下电极的XPS实验表明，V²⁺/V³⁺的氧化还原反应可以在1.5–4.5 V的电压范围内被激活，从而在0.1C电流下实现约220 mAh g^?1的惊人可逆比容量；在1C电流下经过200次循环后容量保持率为91.1%（5C电流下为约170 mAh g^?1），为高性能锂离子电池的发展提供了新的方向。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。