作為一種理想的清潔能源,鋰離子電池(LIB)長期以來受到人們的廣泛關(guān)注。盡管LIB已在便攜式電子設(shè)備、電動汽車等領(lǐng)域有著廣泛應用,但其更大規(guī)模的應用仍受到能量密度、制造成本和循環(huán)壽命等瓶頸問題的限制。 材料則是頗具前景的、能優(yōu)化上述問題的正極材料,開發(fā)富鎳層狀過渡金屬氧化物也逐漸成為對該類材料研究的焦點。然而,當Ni含量增高時,材料中的 反位所導致的結(jié)構(gòu)紊亂成為了一個關(guān)鍵的研究問題,因為它會對鋰離子擴散、循環(huán)穩(wěn)定性、首圈效率和整體電極性能產(chǎn)生不利影響;另一方面,適量的 反位又能對材料電化學循環(huán)中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性頗有裨益。通過調(diào)控 反位現(xiàn)象從而高效地提升 材料的性能,這一領(lǐng)域已引發(fā)了大量的研究和關(guān)注。
新材料學院潘鋒教授團隊近幾年在此領(lǐng)域進行了大量的機理探索,在國際著名科技期刊(J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 8364-8367; J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 13326-13334; J. Phys. Chem. Lett. 2017, 8, 5537-5542; Nano energy 2018, 49, 77-85; J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 12484-12492; J. Mater. Chem. A 2019, 7, 513-519等)發(fā)表了十多篇文章,近期受邀為化學領(lǐng)域著名綜述期刊《化學研究述評》(Accounts of Chemical Research)撰寫鋰電池層狀材料中Ni/Li反位的起源和控制及其對電化學和電池性能的影響等機理研究進展總結(jié)和展望綜述論文(Acc. Chem. Res. 2019, 10.1021/acs.accounts.9b00033),并入選封面文章。
該綜述對層狀過渡金屬氧化物 中的 反位現(xiàn)象,從電化學影響、出現(xiàn)的原因和控制的方法三個角度做出了綜述,并對其原子尺寸、磁相互作用和動力學遷移三項主要影響因素進行了詳細的分析和總結(jié),對高性能層狀過渡金屬氧化物電極材料的進一步研究具有啟發(fā)意義。
該評述第一作者是鄭家新副教授,團隊肖蔭果副教授、劉同超博士生和國外的合作者參與了該工作,通訊作者是潘鋒教授。該系列工作得到了國家材料基因工程重點研發(fā)計劃、廣東省重點實驗室、深圳市科技創(chuàng)新委員會等項目的大力支持。
鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.9b00033
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