夏定國課題組在富鋰錳基材料製備等研究中取得一系列重要進展

2018年3月14日，北京大學工學院先進電池材料理論與技術北京市重點實驗室夏定國課題組在期刊Advanced materials ( DOI: 10.1002/adma.201707255) 在線發表題為「A high-capacity O2-type Li-rich cathode material with a single-layer Li2MnO3 superstructure」的研究論文，報道了他們在鋰離子電池富鋰錳基正極材料的可控制備和陰離子電荷補償機制研究方面的最新進展。

該工作構築了一種O2型具有單層Li2MnO3超結構的富鋰材料, 可以提供400 mAh g?1可逆容量，能量密度高達1360wh／kg。這種材料通過一個單層的Li2MnO3, 激活穩定的陰離子氧的氧化還原反應，導致一個高度可逆充放電循環。論文通訊作者是北京大學工學院夏定國教授，第一作者是博士生左宇軒, 博士後李彪,、蔣寧為共同第一作者。該研究得到了科技部國家重點研發計劃新能源汽車專項和國家自然科學基金委聯合基金重點項目的資助。

鋰離子電池電極材料的比容量是由氧化還原反應過程中內外電路的電荷轉移量決定的，實現多電子轉移是提高材料比容量的重要途徑之一。陰離子氧化還原反應為實現這種多電子轉移過程提供了可能。雖然陰離子電荷補償反應提高了材料的比容量，但也帶來很多問題，如首次不可逆過程引起首次效率偏低，釋氧引起安全性問題，循環穩定性較差以及很大的電壓滯後現象。這在某種程度上降低了高比容量帶來的優越性。因此，研究陰離子電荷補償機制, 探索可逆性的影響因素，對於下一代新型高比容量鋰離子電池正極材料設計與製備具有十分重要的意義。

北京大學夏定國課題組在國內較早開展富鋰錳基正極材料相關研究，在富鋰錳基材料製備、陰離子氧化還原過程的調製、陰離子電荷補償機理及陰離子氧化還原過程的激發研究中取得了一系列重要進展。此方向相關文章先後發表：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.

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文圖編輯 | COE

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