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云顶娱乐夏定国课题组在富锂正极材料研究方面取得系列进展

2020-10-19

研究高容量富锂正极材料对于发展高能量密度、低成本动力电池具有重要促进作用。如何进一步抑制氧的释放,提高安全性是这类高比容量正极材料商业化应用的关键。云顶娱乐夏定国课题组对富锂正极材料开展多年的研究,取得新的进展。主要工作包括:

研究氧的局部对称性与阴离子氧化还原稳定性的关系,通过层内无序实现氧的局部对称性调控,提出一种新的阴离子氧化还原结构响应模式,发现对称性调制后,富锂材料在充放电过程中没有发生释氧,具有良好的充放电循环稳定性。(Nat. Commun., Fanghua Ning, Biao Li, Jin Song, Yuxuan Zuo, Huaifang Shang, Zimeng Zhao, Zhen Yu, Wangsheng Chu,* Kun Zhang, Guang Feng, Xiayan Wang,* Dingguo Xia,* 2020, 11, 4973. https://doi.org/10.1038/s41467-020-18423-7)。

制备了O2型全锰基Li0.78[Li0.24Mn0.76]O2纳米线, 激活稳定的阴离子氧的氧化还原反应,阻止氧气释放和层状到尖晶石的转变,提升充放电循环可逆性。在15C的高电流率下仍可提供200毫安时的可逆容量(Nano Letters,Shang, HF; Zuo, YX; Shen, FR; Song, J; Ning, FH; Zhang, K; He, LH*; Xia, DG*,2020, 20, 8)。

通过将Mn层层内Li/Mn无序化,制备具有R m对称性的Li–Mn–O富锂正极材料。在250 mA g-1的电流密度下,仍可提供高达260 mAh g-1的放电比容量。这是目前相同电压窗口下,容量最高,倍率性能最优的全锰基正极材料,为设计低成本、高性能的正极材料带来了新的可能性(Advanced Materials, Song, J; Li, B; Chen, YY; Zuo, YX; Ning, FH; Shang, HF; Feng, G; Liu, N; Shen, CH; Ai, XP*; Xia, DG*,2020,32,16)。

提出基于电解质阴离子的氧化还原贋电容,通过接力锂的插层反应来提升容量和能量密度,具有良好的动力学和充放电循环稳定性,提出高安全性高容量正极材料实现新途径(Nano Energy, Li, B; Wang, YF; Jiang, N; An, L; Song, J; Zuo, YX; Ning, FH; Shang, HF; Xia, DG*,Nano Energy ,2020,72,104727)。


阴离子氧化还原Telescopic O-TM–O结构响应模式

上述工作得到了国家自然科学基金委、科技部重大研究计划、北京市自然科学基金、先进电池材料理论与技术北京市重点实验室等的资助。

 
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