夏定国课题组在富锂正极材料研究方面取得系列进展

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研究高容量富锂正极材料对于发展高能量密度、低成本动力电池具有重要促进作用。如何进一步抑制氧的释放，提高安全性是这类高比容量正极材料商业化应用的关键。北京大学工学院夏定国课题组对富锂正极材料开展多年的研究，取得新的进展。主要工作包括：
        研究氧的局部对称性与阴离子氧化还原稳定性的关系，通过层内无序实现氧的局部对称性调控，提出一种新的阴离子氧化还原结构响应模式，发现对称性调制后，富锂材料在充放电过程中没有发生释氧，具有良好的充放电循环稳定性。（Nat. Commun.，　Fanghua Ning, Biao Li, Jin Song, Yuxuan Zuo, Huaifang Shang, Zimeng Zhao, Zhen Yu, Wangsheng Chu,* Kun Zhang, Guang Feng, Xiayan Wang,* Dingguo Xia,*　2020, 11, 4973. https://doi.org/10.1038/s41467-020-18423-7）。
        制备了O2型全锰基Li0.78[Li0.24Mn0.76]O2纳米线， 激活稳定的阴离子氧的氧化还原反应，阻止氧气释放和层状到尖晶石的转变，提升充放电循环可逆性。在15C的高电流率下仍可提供200毫安时的可逆容量（Nano Letters，Shang, HF; Zuo, YX; Shen, FR; Song, J; Ning, FH; Zhang, K; He, LH*; Xia, DG*，2020, 20, 8）。
       通过将Mn层层内Li/Mn无序化，制备具有R m对称性的Li–Mn–O富锂正极材料。在250 mA g-1的电流密度下，仍可提供高达260 mAh g-1的放电比容量。这是目前相同电压窗口下，容量最高，倍率性能最优的全锰基正极材料，为设计低成本、高性能的正极材料带来了新的可能性（Advanced Materials, Song, J; Li, B; Chen, YY; Zuo, YX; Ning, FH; Shang, HF; Feng, G; Liu, N; Shen, CH; Ai, XP*; Xia, DG*，2020，32，16）。
       提出基于电解质阴离子的氧化还原贋电容，通过接力锂的插层反应来提升容量和能量密度，具有良好的动力学和充放电循环稳定性，提出高安全性高容量正极材料实现新途径（Nano Energy, Li, B; Wang, YF; Jiang, N; An, L; Song, J; Zuo, YX; Ning, FH; Shang, HF; Xia, DG*，Nano Energy ，2020，72，104727）。

富锂正极材料

        阴离子氧化还原Telescopic O-TM–O结构响应模式

       上述工作得到了国家自然科学基金委、科技部重大研究计划、北京市自然科学基金、先进电池材料理论与技术北京市重点实验室等的资助。


      文章来源：北京大学
       夏定国，北京大学工学院能源与资源工程系&材料科学与工程系教授，教育部长江学者特聘教授，先进电池材料理论与技术北京市重点实验室主任。在锂离子电池材料、燃料电池催化剂及材料制备等领域做出了重要成绩。完成国家与省部级课题10余项；获国家发明专利20项；获得国家科技进步二等奖一项，北京市科学技术一等奖一项（基础类）。