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: 303

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

协会参加2026上海进出口公平贸易工作会议并作交流发言

2026 - 07 - 21

点击次数: 3

2026年7月20日下午，市商务委召开2026上海进出口公平贸易工作会议。市商务委副主任王超出席会议并讲话。会上，商务部贸易救济调查局、上海海关相关负责同志及实务专家分别就贸易调整援助政策及进口贸易救济调查、非关税减让措施、出口管制和经济制裁的新动态与应对等内容作授课。全市各区商务部门的相关负责同志，以及全市近50家进出口公平贸易工作站负责人员，共计80余人参会。上海市稀土协会秘书长崔中倪在会上作...

协会参加2026上海进出口公平贸易工作会议并作交流发言

2026 - 07 - 21

点击次数: 4

四津-自由基-桥式镧系配合物：从二核到三核单分子磁铁

2026 - 07 - 21

点击次数: 6

来源：X-MOL镧系系 4f 轨道的固有屏蔽导致磁交换弱，这一根本性限制可以通过使用自由基桥配体来解决。在这项工作中，我们采用了电子缺失配体 3,6-bis（2,2′-二吡基）-1,2,4,5-四甲苯（bbpytz），并通过有意控制 bbpytz 和 Ln（acac）3 的化学计量，制备了一系列二核和三核镭系配合物。该方法得到了双核复形 [LnIII2（bbpytz•–）（μ2–OH）（acac）...

由水分诱导的单晶到单晶转变引发的三维镧系有机框架剧烈结构剧变

2026 - 07 - 21

点击次数: 6

来源：X-MOL由于配位键的不稳定性以及配位数和几何形状的变化，镧系-有机框架（LnOFs）在外部刺激（光、热和溶剂）下常会发生单晶到单晶（SCSC）的转变。然而，室温湿度（RT）诱导的 SCSC 转变在三维 LNO 中仍然极为稀少。本文报告了两个三维 LNOF 中 RT 中由湿度诱导 SCSC 转变的罕见实例。针状 SCs，（NH 4 ）[LnL 2 ]·4DMF（Ln = Eu，1;...