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彭栋梁教授课题组在富锂锰基正极材料方面取得新进展
发布时间: 2019-09-16
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    最近,星际彭栋梁教授课题组在锂缺陷工程提升富锂锰基正极材料电化学性能方面取得重要研究进展,相关结果“Lithium Deficiencies Engineering in Li-Rich Layered Oxide Li1.098Mn0.533Ni0.113Co0.138O2 for High-Stability Cathode”发表于J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 10876-10882

       富锂层状氧化物正极材料(LLOs)由于其比容量高、成本低的优点受到了广泛关注。但LLOs较高的放电比容量会造成深度脱锂态时材料结构不稳定以及晶格氧的过度氧化,最终导致容量和电压的快速衰减。目前上述问题的解决方案主要聚焦于掺杂和表面包覆等策略,锂空位缺陷型改性方案长期被忽视。在本研究工作中,通过控制锂和过渡金属元素之间的比例,研究人员成功制备出了锂缺陷型富锂锰基正极材料Li1.098Mn0.533Ni0.113Co0.138O2。电化学性能测试结果表明,该材料具有优异的长循环性能和良好的电压稳定性。在1 C (1 C = 250 mAh g−1)电流密度下,该材料可以稳定循环500圈,容量保持率为93.1%,整个循环过程中电极材料的放电电压均大于3.1 V。该材料优异的循环稳定性来源于锂缺陷策略构筑的锂层锂空位、表面尖晶石原位包覆和锂层原位掺杂的综合改性效果:锂空位能够降低锂离子的扩散能垒;表面尖晶石包覆层能够保护电极材料免受电解液侵蚀,抑制表面晶格氧释放;锂层中镍离子掺杂可以稳定电极材料在脱锂态时的晶体结构。此外,这种锂缺陷策略具有制备方法简单、成本低、可重复性好等优点,具有良好的规模化应用潜力。




    该研究工作在彭栋梁教授的指导下完成,星际谢清水副教授、武汉理工大学麦立强教授为论文共同通讯作者,星际博士生刘鹏飞为论文第一作者。该工作得到了武汉理工大学、兰州大学、星际彩票专业的购彩平台物理学院的大力支持。该工作得到了国家重点研发计划纳米科技重点专项高效纳米储能材料与器件的基础研究项目的支持。

       论文链接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.9b04974

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