高比能富锂正极材料的实用化结构研究

日期： 2024-12-11

浏览次数: 385

来源：厦门大学化学化工学院

近日，我院乔羽教授课题组在不同放电深度（DOD）下富锂层状正极材料的容量衰减行为的研究中取得重要进展。相关成果以“Depth-of-Discharge Dependent Capacity Decay Induced by the Accumulation of Oxidized Lattice Oxygen in Li-Rich Layered Oxide Cathode”为题发表在Angewandte Chemie International Edition上（Doi: 10.1002/anie.202419909）。

富锂层状氧化物（LRLO）因其低成本、高容量、高能量密度以及无毒安全等优势，成为下一代高能量密度锂离子电池（LIB）正极材料的潜力之选。然而，大部分研究仅限于高放电深度（HDOD）/低放电截止电压循环步骤下的实验室级性能优化，对实际应用下的失效机制的关注有限。特别是，在实际工业应用中，缺乏对低放电深度（LDOD）/高放电截止电压循环场景的日历寿命和退化机制的评估。根据宁德时代的资料显示，在相同的上限电压（UCV）下，LRLO在LDOD循环中表现出比HDOD循环更为明显的容量加速衰减现象，这在NCM等其他正极材料中并未出现。先前研究表明，这种异常衰减根植于LRLO与NCM截然不同的固有属性-阴离子氧化还原。因此，LRLO面临的核心挑战是，必须建立性能衰减与阴离子氧化还原活性积累之间的明确相关性，从而帮助我们更快地实现LRLO的产业化应用。

为此，研究团队以Li1.14Ni0.26Mn0.55Co0.05O2为原型材料，揭示了DOD与LRLO容量保持之间的关系，并首次批判性地揭示了LRLO在LDOD（一种更实际的充电-放电应用场景）下的快速容量衰减行为。此外，系统的表征全面阐明了在不同DOD循环过程中On-的积累、阴/阳离子电荷补偿机制、TM的平面内/外迁移、结构演变和表面恶化之间的构效关系。具体来说，LRLO在LDOD循环中表现出快速的容量衰减，这归因于LDOD循环中On-的积累。在LDOD循环中，On-的积累和TM层中持续存在的空位富集加剧了TM的平面内迁移，导致从分离的空位到接触的空位，进一步到聚集的空位的转变，促进了有害的TM平面外迁移，从而加剧了LRLO中的层状到尖晶石畸变。此外，增加的阴离子氧化还原活性不仅加剧了阴极的不稳定性，还导致活性的On-和相关副产物的阴极到阳极的穿梭，导致软包型全电池中的活性锂损失。

该研究工作在乔羽教授的指导下完成，2023级硕士生张康为第一作者。该论文得到了国家自然科学基金（22179111）、国家重点研发计划（2023YFB2406200）、中央高校基本科研业务费（20720220010）等，以及固体表面物理化学国家重点实验室的支持。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202419909

上一篇：构筑具有中空腔和大窗口的镧系超分子笼以促进亲核加成下一篇：福建农林大学袁占辉教授Advacned Science：光诱导合成CsPbCl3

Hot News / 相关推荐

低成本镧镍锰氧化物光电探测器，采用多层多伦比金属和 CuI 传输层，适用于环保应用

2026 - 10 - 22

点击次数: 2

来源：X-MOL本文提出了一种环境无害的无铅双钙钛矿光电探测器，其构型为 FTO/PCBM/La2NiMnO6/CuI/碳。拟议设计配置已通过 SCAPS-1D 进行数值分析，通过优化吸收层厚度、受体掺杂、缺陷密度和界面质量，开发出高性能光电探测器。LNMO（鑭镍锰氧化物）作为吸收剂，在可见光近红外区域具有超过 100,000 cm-1 的高吸收系数，并且与 PCBM（苯基 C6...

可控合成及增强的光致变色性能：掺铒WO3纳米神经网络状结构

2026 - 10 - 21

点击次数: 16

来源：X-MOL三氧化钨（WO3）是一种众所周知的光致变色材料，在光照下会发生可逆的颜色变化，使其在智能窗、光存储和传感设备等领域具有广阔的应用前景。本研究通过调控水热反应温度和盐酸浓度，成功合成了一种形貌均匀且可控的WO3神经网络状结构。此外，本研究系统地考察了所制备WO3颗粒的光致变色响应时间，并筛选出响应速度最快的最佳样品。为了显著提升光致变色性能，本研究引入了稀土元素铒（Er）作为掺杂剂。...

Er掺杂BiOCl纳米片通过协同光催化记忆效应和Er掺杂实现优异的CO₂转化性能

2026 - 10 - 21

点击次数: 15

来源：X-MOL为了寻找高效的二氧化碳还原光催化剂，稀土元素掺杂因其独特的电子结构和能级而备受关注，这些特性能够显著提高光吸收和电荷转移效率。本研究采用表面活性剂辅助水热法合成了铒掺杂的二维超薄BiOCl纳米片。铒掺杂不仅抑制了光生载流子的复合，而且进一步增强了BiOCl纳米片的光催化记忆效应。铒掺杂与预先可见光照射诱导的光催化记忆效应的协同作用，极大地调控了BiOCl纳米片的内部电子态。实验和密...

在 N 掺杂碳中工程 Co0–CoOx 界面位点，实现甲醇高效氧化碳酰化为二甲基碳酸酯

2026 - 10 - 20

点击次数: 35

来源：X-MOL追求甲醇氧化羴基化为二甲基碳酸酯（DMC）高效催化剂的努力受限于在传统单基点/混合位点同时激活 CO 和甲醇的动力学挑战。本研究通过对双金属锌/铒-ZIF 进行热解，演示 0 了 Co–CoO x 界面工程策略，以构建 Co@NC 催化剂。系统调节锌/辅导比和热解温度控制纳米颗粒尺寸和氧化态，产生最佳催化剂 Co@NC-4，表现出高 DMC 时空产率（5.9 g DMC g cat...