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新材料学院在锂电池正极材料稳定性研究领域取得重要进展
日期:2016-11-15 16:45:19 来源:新材料学院 点击:

   锂离子电池作为一种清洁能源存储器件,随着其广泛应用于大家的日常生活之中,其安全问题也越来越受关注,比如最近接连发生的手机充电起火或爆炸等。三元层状材料Li(NixMnyCoz)O2 (NMC) (x + y + z = 1) 具有较高的理论容量,易合成,以及相对较低的价格,是目前应用于锂离子电池最为广泛的正极材料(如大多数手机和特斯拉电动汽车所采用的正极材料),也是金沙澳门官网下载app新材料学院协同深圳企业正在开展的国家电动汽车动力电池重大创新工程的关键正极材料。但是其安全性能较差,当过充或受热时容易引发结构破坏或相变,从晶格释放氧气,与有机电解液接触后容易起火燃烧,严重会引发爆炸。这也成为其应用于电动汽车动力电池的一大挑战。

   金沙澳门官网下载app新材料学院潘锋教授团队,对锂电池三元层状NMC材料开展了系统研究,对锂的扩散机理及高低温的性能开展了系统的研究(J. Am. Chem. Soc., 2015, 137 (26), pp 8364), 并发现NMC622 具有最好的高低温的性能(Advanced Energy Materials 2015,DOI: 10.1002/aenm.201501309),最近他们通过第一性原理计算和实验验证,发现三元层状正极材料的稳定性与晶格结构中最不稳定的氧有关,而氧的稳定性又由其基本的配位单元决定(TM(Ni, Mn, Co)3-O-Li3-x’: 每个氧和过渡金属层中的三个过渡金属离子配位,同时和锂层中的0到3个锂离子配位)。通过此模型,大家系统地揭示了层状材料中锂的含量、过渡金属元素的含量及价态、Ni/Li反位缺陷等因素对氧稳定性的调控。这将为今后三元材料锂离子电池稳定性的优化提供了重要线索和理论引导。上述研究成果以全文形式发表于国际著名期刊《美国化学会志》 (J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 13326−13334)上。

图:理论计算和实验测量得到三元材料充电(脱锂)过程中起始脱氧温度的变化

   新材料学院特聘研究员郑家新、2014级博士研究生刘同超、硕士研究生胡宗祥为以上工作的共同第一编辑,潘锋教授为通讯编辑。合作单位包括美国阿贡国家实验室,西北太平洋国家实验室,深圳天骄、沃特玛等锂离子电池企业。以上工作得到了国家材料基因组重大专项、广东省创新团队、深圳市科技创新委基金 的资助。

 

文章链接: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.6b07771

Jiaxin Zheng†, Tongchao Liu†, Zongxiang Hu†, Yi Wei, Xiaohe Song, Y. Ren, W. Wang, M. Rao, Y. Lin, Z. Chen, J. Lu, C. Wang, K. Amine, Feng Pan*, “Tuning of Thermal Stability in Layered Li (NixMnyCoz) O2”, J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 13326−13334

 

专题报道
2019
06月
24
2019-06-24376
在北大深研院三年,对于朱春彪而言,是奋斗的三年、蜕变的三年也是收获的三年。自2016年进入北大以来,朱春彪累计发表SCI论文3篇,其中以第一编辑身份发表JCR 1区期刊论文1篇,获得授权专利2项,App著作权1项。在硕士期间,他的个人GOOGLE学术引用达60余次,并担任多个国际知名会议、期刊的审稿人。经过三年的学习,他也获得了综合素质专业排名第一好成绩,更是将国家奖学金、北京大学优秀科研奖、学术创新奖、三好学生标兵、卓越人才奖学金等众多奖项收入囊中。经过三年的研究生生活的洗礼,他从本科时的学术小白,蜕变为如今学术大佬,经历了努力与奋斗,最终也收获了成功的喜悦
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