Li₂MnO₃因其高放电容量而成为锂离子电池的一种很有前途的正极候选材料； 然而，其在循环过程中的反应机理尚未得到充分解释。在操作硬X射线光电子能谱测量中观察Mn和O 结合能的变化使我们能够确定Li₂MnO₃的电荷补偿机制。在第一次充电期间，O1s峰在早期分裂，低价O的浓度随着循环发生可逆变化，表明形成了本质上参与氧化还原反应的低价O 物种。O 1s峰分裂行为，表明Li₂MnO₃中O的价数，得到了O3到O1结构转变的计算结果的支持。这与我们之前研究的结果一致，其中我们基于原位表面X射线衍射分析、X 射线光电子能谱和第一性原理形成能计算证实了这种O3到O1的转变。
 
  图 1. (a) LASGTP基板上Li₂MnO₃阴极的横截面STEM图像和 (b-f)EDS映射结果。
 
  
图 2. (a) 充放电曲线和 (b) 充放电容量的循环依赖性以及全固态电池的库仑效率。 电流密度为 0.933 μA cm^-2，对应于0.2 C倍率。 在（a）和（b）中使用了不同的电池单元。
 
  图 3. 在第一次充电期间，Li₂MnO₃中O 1s主峰和 Li 1s 峰从原始状态的结合能偏移 (ΔBE)，作为电池电压的函数。  ΔV_Cell定义为电池电压相对于原始值的变化，2.8 V vs Li/Li+。
 
   
图 4. O 1s 和 Mn 3s核心级操作数HAXPES谱的摘要。校准基于529.8 eV的晶格O的主峰。
 
  
图 5. LASGTP 基板上 Li₂MnO₃阴极在（a）第一次充电、（b）第一次放电、（c）第五次充电和（d）第五次放电期间的 Mn 3s操作HAXPES光谱。 校准基于529.8 eV的晶格O的主峰。
 
  图 6. LASGTP 基板上 Li₂MnO₃ 阴极在（a）第一次充电、（b）第一次放电、（c）第五次充电和（d）第五次放电期间的 O 1s 操作 HAXPES 光谱和拟合曲线。校准基于529.8 eV的晶格 O 的主峰。
 
  图 7. 在（a）第一次充电、（b）第一次放电、（c）第五次充电和（d）第五次放电期间，LASGTP 衬底上 Li₂MnO₃ 阴极的峰值位置的偏移。 校准基于529.8 eV的晶格O峰。通过使用铝的费米能级作为参考进行测量。 图中的值是测量数据，经过校正以将晶格 O 峰定位在 529.8 eV。
 
      相关科研成果由东京工业大学Ryoji Kanno等人于2021年发表在Journal of the American Chemical Society（https://doi.org/10.1021/jacs.1c09087）上。原文：Reaction Mechanism of Li₂MnO₃ Electrodes in an All-Solid-State Thin-Film Battery Analyzed by Operando Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy。
 
转自《石墨烯研究》公众号