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江西理工馬全新在國(guó)際知名期刊《Small Methods》發(fā)表最新成果

2022-05-20 14:00:33 作者：材料科學(xué)與工程來(lái)源：材料科學(xué)與工程分享至：

近日，江西理工大學(xué)材料冶金化學(xué)學(xué)部新能源動(dòng)力電池及其材料研究所馬全新副教授，在國(guó)際知名期刊Small Methods（中科院一區(qū)TOP，IF=14.188）上發(fā)表題為“Induction and Maintenance of Local Structural Durability for High-energy Nickel-rich Layered Oxides”的最新研究成果。馬全新副教授為論文第一作者，鐘盛文教授為論文通訊作者，江西理工大學(xué)為第一通訊單位。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1002/smtd.202200255

LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正極材料因具有高的比容量（200 mAh g-1）和低成本等優(yōu)點(diǎn)，成為動(dòng)力鋰離子電池中最具發(fā)展前景的正極材料之一。然而，合成條件苛刻、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、循環(huán)性能差以及倍率性能不佳等缺點(diǎn)嚴(yán)重制約其進(jìn)一步大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。產(chǎn)生這些問(wèn)題的根本原因是高鎳正極材料在合成過(guò)程中易發(fā)生嚴(yán)重的陽(yáng)離子混排，造成材料結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定并增加鋰離子擴(kuò)散的動(dòng)力學(xué)勢(shì)壘，從而限制鋰離子電池的循環(huán)和倍率性能。

研究工作針對(duì)上述制約高鎳正極材料大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用問(wèn)題，設(shè)計(jì)使用（NH4）2Ce（NO3）6對(duì)Ni0.8Co0.15Al0.05（OH）2前驅(qū)體進(jìn)行預(yù)氧化摻雜來(lái)改性Li[Ni0.8Co0.15Al0.05]1-xCexO2高鎳正極材料。論文采用密度泛函理論對(duì)預(yù)氧化摻雜劑進(jìn)行篩選，計(jì)算顯示Ce（NO3）62-可以促進(jìn)前驅(qū)體中Ni2+氧化為Ni3+，有利于降低高鎳正極材料陽(yáng)離子混排。同時(shí)，適量Ce4+取代過(guò)渡金屬離子可增強(qiáng)材料晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，抑制循環(huán)過(guò)程中過(guò)渡金屬離子向鋰層遷移。電化學(xué)性能結(jié)果也顯示，Li[Ni0.8Co0.15Al0.05]0.97Ce0.03O2材料作為正電極，半電池1 C倍率循環(huán)100圈后容量保持率高達(dá)94.7%，實(shí)用型軟包電池也顯示出優(yōu)異的能量密度（~300 Wh kg-1）和容量保持率（1 C倍率下循環(huán)500圈后的容量保持率為81.3%）。本工作為高鎳正極材料制備改性和高性能鋰離子電池的制備方面提供新的思路和見解。

馬全新副教授于2017年加入材料冶金化學(xué)學(xué)部新能源動(dòng)力電池及其材料研究所開展教學(xué)科研工作，主要從事鋰離子電池正極材料及廢舊鋰離子電池回收方面的研究，近三年以第一作者或第一通訊作者在Nano Energy （Nano Energy, 2021, 81: 105622）， Advanced Functional Materials （Adv. Funct. Mater., 2022, 32（19）： 2113013）， Small Methods （DOI: 10.1002/smtd.202200255）， Electrochimica Acta （2021, 378: 138138）等國(guó)際知名期刊發(fā)表SCI論文多篇，申請(qǐng)發(fā)明專利多件。

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