全固态锂电池因兼具高安全性和高能量密度的潜力，受到广泛关注。然而，正极材料的选择仍是制约电池性能提升的关键因素。富锂锰基氧化物（LRMO）正极因其超过300 mAh g-1的理论比容量和较低的成本，被认为是下一代高比能电池正极的有力候选者。与依赖过渡金属氧化还原的传统层状氧化物不同，LRMO的额外容量来源于晶格氧的可逆氧化还原反应。然而，这一反应需在高于4.5 V的充电条件下才能充分激活，而硫化物电解质在该电位区间易发生氧化分解，引发电极/电解质界面副反应。此前的研究注意到，LRMO在硫化物全固态电池中表现出独特的“活化”现象：初始容量较低，随着循环次数增加容量逐渐上升。该现象与晶格氧氧化还原的逐步激活有关，但其深层机制尚不明确，尤其是氧氧化还原与界面化学演变之间的耦合关系仍未得到系统阐释。

图1. 硫化物基富锂全固态电池中氧氧化还原与界面稳定性相互关系示意图

近日，厦门大学杨勇教授、龚正良教授课题组系统考察了富锂锰基氧化物（LRMO）正极与硫化物电解质Li6PS5Cl（LPSCl）之间的界面反应演化过程，揭示了晶格氧氧化还原与界面稳定性之间的相互耦合机制。该研究以Interplay between oxygen redox and interfacial stability of Li-rich positive electrodes in sulfide-based all-solid-state batteries为题，发表在国际顶级期刊Nature Communications上。

研究发现，LRMO中氧氧化还原反应会引发严重的电解质分解，生成含氧副产物（如SOx、POx、PSxOγ）并形成多孔的高阻抗界面层，主导电池阻抗增长并抑制阴离子氧化还原反应；而通过调控放电截止电压发现，充电阶段生成的氧化副产物在放电过程中（尤其在2.6–2.0 V区间）可发生部分还原，伴随锂离子嵌入和自钝化层形成，实现界面重构，从而显著改善离子传输性能并在后续循环中逐步激活晶格氧反应，揭示了还原诱导的界面重构是LRMO-ASSLBs活化现象的本质机制。基于上述认识，研究提出了预循环结合氧改性电解质的协同优化策略，电化学测试表明采用该策略的电池在0.05 C倍率下放电容量达318 mAh g-1，1 C倍率下保持226 mAh g-1，经500次循环后容量保持率高达83.2%。本研究不仅为LRMO基全固态电池中正极/电解质界面与阴离子氧化还原反应的耦合演化机制提供了深入见解，还提出了一种有效且实用的界面改性策略，为合理设计新一代高能量长寿命LRMO基全固态电池、实现晶格氧氧化还原化学的有效利用奠定了重要的理论基础。

我院2022级博士武玉琪、2019级博士任福成（现为宁波数字孪生（东方理工）研究院副研究员）为本文的共同第一作者；龚正良教授和杨勇教授为本文的共同通讯作者。本研究获国家自然科学基金（22279108; 22261160570）、福建省产学研联合创新项目（2024H6024）及厦门市关键技术研发项目（3502Z20241033）资助。

全文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-74601-z

（图/文  储能学系）