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北京大学夏定国课题组在富锂锰基材料制备、阴离子氧化还原过程调制、阴离子电荷补偿机理及阴离子氧化还原过程的激发研究中取得一系列重要进展

2018-03-17  1211

 

2018年3月14日,北京大学工学院先进电池材料理论与技术北京市重点实验室夏定国课题组在期刊Advanced materials (DOI: 10.1002/adma.201707255) 在线发表题为“A high-capacity O2-type Li-rich cathode material with a single-layer Li2MnO3 superstructure”的研究论文,报道了他们在锂离子电池富锂锰基正极材料的可控制备和阴离子电荷补偿机制研究方面的最新进展。

该工作构筑了一种O2型具有单层Li2MnO3超结构的富锂材料, 可以提供400 mAh g1可逆容量,能量密度高达1360wh/kg。这种材料通过一个单层的Li2MnO3, 激活稳定的阴离子氧的氧化还原反应,导致一个高度可逆充放电循环。论文通讯作者是北京大学工学院夏定国教授,第一作者是博士生左宇轩,博士后李彪、蒋宁为共同第一作者。该研究得到了科技部国家重点研发计划新能源汽车专项和国家自然科学基金委联合基金重点项目的资助。

锂离子电池电极材料的比容量是由氧化还原反应过程中内外电路的电荷转移量决定的,实现多电子转移是提高材料比容量的重要途径之一。阴离子氧化还原反应为实现这种多电子转移过程提供了可能。虽然阴离子电荷补偿反应提高了材料的比容量,但也带来很多问题,如首次不可逆过程引起首次效率偏低,释氧引起安全性问题,循环稳定性较差以及很大的电压滞后现象。这在某种程度上降低了高比容量带来的优越性。因此,研究阴离子电荷补偿机制, 探索可逆性的影响因素,对于下一代新型高比容量锂离子电池正极材料设计与制备具有十分重要的意义。

北京大学夏定国课题组在国内较早开展富锂锰基正极材料相关研究,在富锂锰基材料制备、阴离子氧化还原过程的调制、阴离子电荷补偿机理及阴离子氧化还原过程的激发研究中取得了一系列重要进展。此方向相关文章先后发表:Li, Biao; Jiang, N; Huang, WF; Yan, HJ ; Zuo, YX; Xia, DG*,  Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1704864; Li, Biao; Xia, Dingguo*, Advanced Materials, 2017, 29, 1701054; Li, Biao; Yan, Huijun; Zuo, Yuxuan, Xia Dingguo*, Chemistry Of Materials, 2017, 29,2811; Huang, Weifeng; Marcelli, Augusto*; Xia, Dingguo*, Adv. Energy Mater. 2017, 7, 1700460; Biao Li, Ruiwen Shao, Huijun Yan, Li An, Bin Zhang, Hang Wei, Jin Ma, Dingguo Xia*, and Xiaodong Han*, Adv. Funct. Mater. 2016, 26,1330; Li, Biao、Yan, Huijun、Ma, Jin、Yu, Pingrong、Xia, Dingguo*、Huang, Weifeng、Chu, Wangsheng、Wu, Ziyu*,Adv. Funct. Mater, 24(32), pp 5112-5118, 2014.