近日，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院功能薄膜材料研究中心唐永炳研究員及其團隊成員聯(lián)合英國圣安德魯斯大學(xué)Lightfoot教授、澳大利亞斯威本科技大學(xué)孫成華教授、清華-伯克利深圳學(xué)院成會明研究員等，成功研發(fā)出一種具有陰陽離子雙重電化學(xué)活性的新型鋰離子電池正極材料。這一工作對基于多電化學(xué)反應(yīng)活性中心的新型儲能器件及相關(guān)材料的研究具有重要借鑒意義。
隨著便攜式電子設(shè)備、電動乘用工具、儲能等重點行業(yè)的快速發(fā)展，迫使鋰離子電池具有更高性能指標(biāo)。然而，猶如水桶效應(yīng)，鋰離子電池的性能短板在于正極，因此，正極材料的設(shè)計和開發(fā)是目前的研究重點。傳統(tǒng)鋰離子電池正極材料主要包括氧化物和聚陰離子兩大類。其中，氧化物正極如鈷酸鋰等具有過渡金屬和氧負(fù)離子兩種氧化還原電對，因此容量較高，然而，氧負(fù)離子的電化學(xué)反應(yīng)不穩(wěn)定，易產(chǎn)氣及導(dǎo)致正極結(jié)構(gòu)坍塌，從而引起電池失效和嚴(yán)重的安全事故。聚陰離子型正極如磷酸鐵鋰，由于聚陰離子作為結(jié)構(gòu)骨架顯著改善了材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，但聚陰離子作為非活性成分降低了整體能量密度。因此，如能開發(fā)出一種新型正極材料，將兩種反應(yīng)機理的優(yōu)勢有效結(jié)合到一起，將有望同時實現(xiàn)高安全與高能量密度的雙高要求。
新型正極材料表征（a,b）、晶體結(jié)構(gòu)解析（c-f）以及純度（g）與熱穩(wěn)定性能表征（h,i）
基于上述考慮，唐永炳研究員及其團隊成員姚文嬌、周小龍等人聯(lián)合國內(nèi)國際團隊成功研發(fā)出一種新型Li2Fe（C2O4）2聚陰離子正極材料，并首次發(fā)現(xiàn)該聚陰離子正極材料同時具有鐵離子和草酸根基團兩種電化學(xué)活性。通過穆斯堡爾譜和原位同步輻射近邊吸收邊和擴展吸收邊精細(xì)結(jié)構(gòu)驗證了Fe2+/Fe3+變化的可逆性；采用原位拉曼光譜及碳、氧的同步輻射近邊吸收邊結(jié)構(gòu)驗證了草酸根陰離子基團的可逆變化；進一步的理論計算給出了該新型正極材料的電化學(xué)反應(yīng)機理。該研究發(fā)現(xiàn)了具有陰陽離子雙重電化學(xué)活性的新型聚陰離子正極材料，對研發(fā)基于多電化學(xué)活性中心的二次電池正極材料具有重要指導(dǎo)意義。
參考來源：中科院深圳先進院
時間：2019年3-5日，地點：江蘇 昆山
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