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福建师范大学在层状氧化物正极方向取得进展

日期: 2025-03-05
浏览次数: 24
来源:福建师范大学科学技术处


钠离子电池(NIBs)被认为是锂离子电池(LIBs)的一种有前途的廉价替代品。其中,镍-铁-锰基NaNixMnyFezO2(NMF)正电极材料作为NIBs的正极候选材料引起了人们的关注。通过改变NMF中的成分(x:y:z)可以获得具有不同性质和性能的材料。这与LIBs中最受欢迎的正极材料LiNixMnyCozO2 (NMC)相似。自2000年代以来,人们对NMC进行了广泛的研究,研究人员和工业界对每种过渡金属元素的作用都进行了深入研究。根据具体的应用需求,NMC是量身定制的,侧重于特定方面,如能量密度,循环寿命,成本效益等。但是在NMF中,大部分的研究都是相当随机的,缺乏一致性和系统性。
因此洪振生课题组通过以NaNixMnyFezO2(NMF)材料为研究对象,采用材料组学方法,进行了全面系统的研究,构建了各种性质的三元相图,阐明了各元素的作用。例如,适度提高铁含量可以大大提高可逆容量,尽管普遍认为这会导致阳离子迁移和不可逆的结构破坏。为了将元素比与结构性质(包括电子结构、能级、晶体参数、钠离子传输性质、结构稳定性等)和电化学性能(容量、速率、循环等)相关联,选择具有代表性的元素比例进行表征、计算。建立不同元素配比的NMF材料库,预测和合理设计NMF材料,可以选择不同过渡金属配比的NMF材料满足各种不同的需要(循环寿命、容量、倍率性能等)。此外,还对正极的热稳定性和高温循环稳定性进行了评估,以确定它们是否适合实际应用。
研究成果以“Mapping the Composition-Property Relationship of Sodium Cathode Materials with Materiomics”为题发表于国际知名学术期刊《Nano Energy》。论文署名单位为福建师范大学,我校硕士研究生洪英斌为论文第一作者,福建师范大学洪振生教授、郑力拓副教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、福建省自然科学基金重点项目、福建省“雏鹰计划”青年拔尖人才、福建省自然科学基金、福建省教育厅和福建师范大学碳中和研究院公开基金等多方资助。
全文链接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285525001739?dgcid=coauthor



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