其中，Li和Fe任意排列但在原子晶格中共享相同的位置，(Li,Fe)和Ch一起構(gòu)成了緊密堆積的立方體，O2−占據(jù)八面體空穴位置。充放電過程中，Li+以三維路徑進(jìn)行遷移。這種材料與商業(yè)化的LiCoO2相比，成本可以降低95%。

圖1. (a) (Li2Fe)SO的同步輻射X射線衍射圖譜，(Li2Fe)SeO (b)和(Li2Fe)TeO(c)的粉末照相X射線衍射圖譜。

圖2.立方體反鈣鈦礦結(jié)果(Li2Fe)ChO (Ch= S, Se)的晶體結(jié)構(gòu)示意圖。

(Li2Fe)ChO(Ch = S, Se)具有良好的熱穩(wěn)定性。當(dāng)加熱到1000℃，(Li2Fe)SeO未發(fā)生相變；即使到1250℃，熔融再結(jié)晶后的(Li2Fe)SeO也僅僅只有微量雜相產(chǎn)生。類似的情況同樣發(fā)生在(Li2Fe)SO上。雖然這些材料“不懼”高溫，但是卻怕水和氧。在濕空氣中，(Li2Fe)SeO 會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：

(Li2Fe)SeO+ 3x/2 H2O + x/4 O2 →(Li2−xFe)SeO + x Li(OH)(H2O)

(Li2Fe)SO則更為嚴(yán)重。因此，這種材料制備過程中必須盡量隔絕水和氧才能提高產(chǎn)率，防止結(jié)構(gòu)的破壞。

圖3.在氬氣氛圍中，(Li2Fe)SeO的差熱分析和熱重分析圖。

當(dāng)(Li2Fe)SeO作為鋰離子電池正極材料，石墨作為對(duì)電極時(shí)，充電反應(yīng)如下：

(Li2Fe)SeO+ nC(石墨) → (Li2-xFe)SeO+LixCn

圖4.(Li2Fe)SeO-石墨電池的十次充放電曲線。

如果上述公式中x=1，則1mol的(Li2Fe)SeO會(huì)脫出1mol的Li，產(chǎn)物為(LiFe)SeO。根據(jù)公式計(jì)算得出(Li2Fe)SeO 的理論比容量為162.8mAh/g；基于相同的計(jì)算，(Li2Fe)SO的理論比容量為227 mAh/g。

實(shí)際測(cè)試過程中，在30 mA/g(0.25C)的倍率條件下，(Li2Fe)SeO的實(shí)際比容量為120 mAh/g，是其理論容量的3/4。值得注意的是，這種材料的體積在脫鋰后并未發(fā)生明顯變化，晶格應(yīng)力可忽略。

圖5.Li+在橄欖石型LiFePO4，銅鐵礦型LiCoO2，尖晶石型Li2Mn2O4，反鈣鈦礦型(Li2Fe)ChO(Ch = S, Se)以及具有Li分離位置的反鈣鈦礦型(Li2Fe)SeO中的遷移路徑。

基于以上反鈣鈦礦材料的研究，通過改變(Li□Fe)ChO (□ = vacancy, Ch = S, Se)中空穴含量和Ch元素種類，有可能得到無明顯應(yīng)力變化的更高容正極材料，以突破正極材料容量低、循環(huán)穩(wěn)定性差的瓶頸。

另外，作者在文中還提到這種材料用在全固態(tài)電池中極具優(yōu)勢(shì)，這也是值得去探究的。不過該材料的電位平臺(tái)與其他正極材料相比較低，是需要去進(jìn)一步改善的地方之一。