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: 366

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

三重动态网络整合了稳健力学、快速自愈和通过镧系配位实现可调发光

2026 - 09 - 03

点击次数: 45

来源：X-MOL共价可适应网络因其在可持续材料设计中的潜力而备受关注，但它们常常难以平衡机械稳健性与高效的自愈能力，或缺乏集成的光功能性。本文介绍通过三能级动态网络策略构建的鑭系配位超分子聚合物（Ln-Bpy-HTIP）。羟基端聚丁二烯（HTPB）软段的链间相互作用和纠缠结构作为基本承载层（I 级），聚氨酯氢键作为能量耗散和可重构层（II 级），镧系-双吡啶配位键则作为动态交联层（III 级）和发...

一系列新镧系 2,2′-双吡啶-4,4′-二羧酸镧酸，具有游离吡啶位点

2026 - 09 - 02

点击次数: 65

来源：X-MOL一系列新的鑭系物 2,2′-双吡啶-4,4′-二羧酸盐 [Ln2（phen）2（bpdc）3（H2O）2]n {Ln= Sm （1）， Eu （2）， Gd （3）， Tb （4）， Dy （5）， Ho （6）， Er （7）， Tm （8）;phen = 1,10-苯舧啶;H2bpdc = 2,2′-双吡啶-4,4′-二羧酸}，通过π共轭苯作为色团进行热液合成并结构表征。1∼8...

镧系钛簇家族的新成员：Janus纳米簇及其在光学成像和光动力疗法中的应用

2026 - 09 - 02

点击次数: 67

来源：X-MOL本研究发现了一种新型低对称性镧系钛簇（Ln4Ti14），其簇核具有Janus分布。Ln4Ti14纳米簇通过逐步组装形成，并被致密的配体保护层包裹，从而确保其在溶液中的稳定性。通过改变Ln(III)离子，可以轻松控制能量转移路径，从而实现高分辨率生物光学成像和光动力疗法（PDT）之间的切换。具体而言，Eu4Ti14具有高效的天线效应，能够发出明亮的Eu(III)特征发射，并可用于活细...

功能化铈氧化物纳米颗粒的生物学应用

2026 - 09 - 01

点击次数: 84

来源：X-MOL纳米技术的快速扩展和进步为多种疾病的诊断和治疗带来了潜在应用。近年来，由于铈氧化纳米颗粒（CeO2 NPs）具有独特的物理和化学特性，如高抗氧化活性、酶类模拟活性和良好的生物相容性，已被广泛研究和应用于生物系统。本综述总结了功能化 CeO2 NP 在抗癌活性、抗感染、抗炎、抗氧化活性、伤口愈合、神经保护及影像应用领域的最新研究进展。研究探讨了其作用机制及潜在的临床应用前景，以及关于...