济南大学 物理科学与技术学院
功能微纳材料与器件实验室(光电材料与器件团队)
Functional Micro/nano Materials and Devices Lab

课题组侯配玉老师在《Journal of Materials Chemistry A》发表富锂材料调控研究成果

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文章附图

富锂锰基氧化物具有高达300mAh g−1可逆容量和低成本等优势,成为高能量密度(≥350 Wh kg−1)动力锂离子电池的重要候选正极材料,然而新的充放电机制导致富锂材料高首周不可逆容量、循环稳定性差、低倍率特性等缺点。经过多年的探索与研究,首周库伦效率、容量稳定性和倍率性能已经得到了显著改善,但是放电电压下降(电压降)的问题始终未得到有效解决,电压降会降低电池能量密度,也会对电池管理系统(BMS)设计造成困难,因电压降是富锂锰基材料亟待解决的难题。

近期,徐锡金教授团队侯配玉博士与香港理工大学黄海涛教授合作在富锂锰基材料的性能调控研究取得了新进展,考虑到低截止电压可避免氧阴离子过氧化而引起的晶格氧流失,提高氧阴离子反应的热力学稳定性,系统地研究了充电截止电压(4.5 V4.8 V)对于富锂材料氧化还原反应、结构转变和电化学性能的影响规律,发现了低截止电压4.5 V可显著提高氧阴离子反应的可逆性,抑制了层状向岩盐相的结构转变以及锰离子价态的降低,改善了富锂材料放电容量和电压的稳定性,可为氧阴离子反应稳定性的调控提供借鉴。基于此与中间相炭微球负极组装的锂离子全电池具有高于300 Wh kg−1能量密度和长循环寿命,将有助于推动富锂材料在高能量锂离子电池的应用,相关研究成果发表在RSC出版社旗下的Journal of Materials Chemistry A期刊。

本研究工作得到了香江学者计划(XJ2018006)和山东省自然科学基金(ZR2017BEM010)项目的资助。1.jpg

Peiyu Hou*, Feng Li, Haiyan Zhang andHaitao Huang*, Stabilizing the cationic/anionic redox chemistry of Lirichlayered cathodes by tuning the upper cutoff voltage for high energy-densitylithium-ion batteries, J. Mater. Chem. A, 2020, 8, 14214-14222.

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ta/d0ta05429a#!divAbstract