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材料学院在锂离子二次电池负极材料研究取得重要进展

日,我院新能源团队青年教师邢政博士在高性能锂离子二次电池负极材料的研究方面获得重要进展。论文以Co2+xTi1-xO4 Nano-Octahedrons as High Performance Anode for Lithium-ion Batteries为题目在线发表在Journal of Materials Chemistry ADOI: 10.1039/C7TA01152K影响因子:8.262,位列JCRQ1

能源问题已经成为人类可持续发展最严峻的挑战,化石燃料的使用导致空气污染问题日益突出,从而使得电动汽车的发展成为必然。目前商用锂离子电池负极材料通常为碳基材料,其理论比容量较低(如:石墨仅372 mAh/g),且存在一些内在固有缺陷(如高温时可能会热失控;易与电解液发生副作用;存在明显电压滞后等现象),不能满足日益发展的高储能动力电源需求。因此,探索新型高性能的储锂电极材料成为当务之急。

过渡金属氧化物虽然具有高的理论比容量,经过反复充放电后电极材料会发生粉化,造成活性颗粒之间、活性颗粒与集流体之间失去电接触,导致容量衰减;并且过渡金属氧化物与锂反应生成的金属纳米颗粒在多次充放电后会发生严重团聚,能参与反应的活性物质相对越来越少,从而造成性能不断衰减。针对上述问题,新能源团队青年教师邢政博士首次设计、合成了具有反尖晶石结构的Co2+xTi1-xO4八面体,该材料在第一次放电后会在电极材料颗粒内部原位形成二氧化钛及单质钴并均匀地分散到Li2O基体中,在随后的充放电过程中,二氧化钛发生嵌-脱锂及界面储锂反应,结构几乎保持不变,可以起到三维骨架支撑作用;而钴则发生氧化还原反应,能够贡献高的比容量。这也是国际上首次在材料内部原位实现并证实嵌-脱锂充放电机制及转化反应充放电机制的完美结合,两者协同作用既能带来高的比容量,又可以保持良好的循环稳定性。

  

  

邢政博士自20139月进校以来,在新型碳材料和金属氧化物的结构构筑与电化学性能研究及在合成方法学的探索、微纳结构的形成机制、结构与物性探索等方面进行了系统研究。第一作者或通讯作者在Journal of Materials Chemistry A, 2017, DOI: 10.1039/C7TA01152K; Scientific Reports, 2016. 6: p. 26146; Journal of Materials Chemistry A, 2017, DOI: 10.1039/C7TA01108C; ACS Applied Materials & Interfaces, 2016. 8(32): 20682-20690; Electrochimica Acta, 2016. 222: 36-43.等国际知名刊物发表多篇研究论文,其中影响因子5以上的4篇,获得了国内外研究者的广泛关注和评价。