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新材料學院在知名期刊發表有關電池界面結構化學研究的教程類綜述性文章
日期:2020-10-12 13:53:26 新材料學院 點擊:
  正極材料是提高鋰離子電池能力密度和安全性能的關鍵。在大量被報道的鋰離子電池正極材料中,橄欖石結構的磷酸鐵鋰(LiFePO4),尖晶石結構的錳酸鋰(LiMn2O4)和層狀結構的過渡金屬氧化物(LiMO2,M=Mn或/和Co或/和Ni)廣泛應用在便攜式電子設備,電動交通工具以及大規模儲能等領域。這些產業正在應用正極材料都是通過結構基元(例如LiO6、MO6八面體)的有序排列得到的,因此材料的微觀結構對於材料的性能有着決定性的影響。因此,正極材料的結構與性能之間的關聯是近年來研究者關注的焦點。值得注意的是,表面相較於體相所佔的比例較低,因而其化學/電化學信息常常被體相信息所掩蓋。然而,作為電荷交換髮生的區域,材料的表/界面結構對於電池性能有着不可忽視的作用。
  北京大學深圳研究生院新材料學院潘鋒課題組近年來的從界面結構化學的角度及相關的理論和實驗方法系統研究了產業正在應用的四種正極材料表/界面的結構及重構模式,取得了重要進展,發表了幾十篇界面結構與性能的機理文章,並對這些工作進行了系統的總結,近期在國際化學和材料領域知名期刊Chemical Society Reviews上發表了題為“Harnessing Surface Structure to Enable High-Performance Cathode Materials for Lithium-ion Batteries”的教程類綜述性(發表TUTORIAL REVIEW))文章(Chemical Society Reviews, 2020, 49, 4667 – 4680,影響因子=42.8)。
圖 四種正極材料的結構基元和鏈接
  文章系統介紹了幾種不同類型的界面重構對於鋰離子電池正極材料性能的影響,從表面改性提高容量發揮、重構固-液界面、表面去極化以及表面保護這四個方面闡述了表/界面的結構與正極材料性能之間存在的內在關聯,展示了不同表面結構是如何提高材料容量發揮,材料的離子電導率、電子電導率以及界面結構穩定性。並在原子尺度上解釋了鋰離子如何在表面擴散,為什麼表面結構對材料由如此關鍵的影響,如何設計優良的界面等問題,最後還對正極材料的現有成果進行了總結,並對未來發展進行了與展望。
圖 各種不同類型的界面重構對於材料性能的影響
  這項工作由潘鋒教授指導完成,第一作者是楊盧奕博士。該工作得到國家材料基因工程重點研發計劃、廣東省重點實驗室和深圳市科技創新委員會等項目的大力支持。
鏈接://DOI: 10.1039/d0cs00137f
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