由美国国家材料科学研究所和软银公司组成的一个研究小组发现，高能量密度可充电电池正极材料Li2RuO3的电压滞后是由充电和放电过程中形成的中间晶相的差异引起的。这项研究发布在《储能材料》杂志上。
电压滞后是一种对锂离子电池有害的现象，其中放电电压变得明显低于充电电压。这些结果揭示了与传统理论不一致的电压滞后引起机制。
富锂电极材料能够比传统的锂离子电池正极材料储存更多量的锂离子，并且可以稳定地从其中提取和插入锂离子。此外，这些材料的能量容量大约是传统阴极材料的两倍。
由于这些理想的特性，富锂电极材料已被研究为下一代高能量密度锂离子电池正极材料的可行候选者。然而，它们也有一个缺点：由于在充电和放电过程中出现大的电压滞后，充电/放电能量效率较差。
富锂电极材料中的电压滞后是由其晶体结构在充电和放电过程中的不可逆变化引起的，这已被科学界广泛接受。该研究团队将Li2RuO3作为富锂电极材料的模型，密切观察了其充放电过程中晶体结构的变化。
它的晶体结构被发现是可逆的，而不是不可逆的——在随后的放电结束时，它恢复了最初的预充电晶体结构。在该充电/放电循环中，尽管没有不可逆的晶体结构变化，但在Li2RuO3中观察到电压滞后——这一结果与传统理论相反。
然后，该团队使用各种先进的分析仪器仔细分析了Li2RuO3电极在充电和放电时的晶体结构变化。这些分析揭示了在充电和放电过程中形成的中间晶相的差异，导致电压滞后。换言之，富锂电极材料内的电压滞后似乎归因于不同的反应途径，而不是不可逆的晶体结构变化。
基于这些结果，研究团队计划评估富含锂的电极材料，同时除了测量电压滞后外，还将重点放在充电和放电循环期间的化学反应途径上。这种方法有望加快富锂电极材料的开发，该材料将满足高容量和高充电/放电能量效率的要求。
