综述：不同锂化机制对过渡金属氧化物阳极在高能锂离子电池中性能的影响

（编辑推荐）本综述系统阐述了过渡金属氧化物（TMOs）作为锂离子电池（LIBs）阳极材料的三大锂化/脱锂机制（嵌入型、转化型、合金化型），深入分析了元素组成、晶体结构和杂化结构对性能的影响机制，并展望了下一代LIBs阳极材料的优化策略。

　　

Abstract

过渡金属氧化物（TMOs）作为锂离子电池（LIBs）阳极材料，其性能核心取决于锂化/脱锂机制差异。目前TMOs主要分为三类：基于嵌入机制（intercalation）的TMOs阳极，基于转化机制（conversion）的TMOs，以及基于合金化/去合金化机制（alloying/dealloying）的TMOs阳极。

机制特性对比

嵌入型TMOs（如Li₄Ti₅O₁₂）凭借稳定的晶体结构实现长循环寿命，但容量受限；转化型TMOs（如Fe₂O₃）通过氧化还原反应提供高比容量，却面临体积膨胀问题；合金化型TMOs（如SnO₂）虽具超高理论容量，但循环稳定性较差。

性能调控关键

元素选择（如Co/Ni/Mn的d电子构型）、晶体结构（尖晶石vs层状）和杂化设计（碳包覆、纳米多孔）共同调控锂化动力学。例如，TiO₂的锐钛矿相因开放通道结构更利于Li⁺扩散，而杂化石墨烯可缓冲转化型TMOs的体积效应。

前沿优化策略

表面工程（原子层沉积Al₂O₃）、界面调控（固态电解质界面SEI修饰）和结构设计（中空/ yolk-shell结构）显著提升性能。最新研究显示，MoS₂/Co₉S₈异质结通过协同效应实现500次循环后容量保持率>90%。

Conflict of Interest

研究团队声明无利益冲突，相关成果为下一代高能量密度LIBs开发提供了明确的技术路线图。