金沙3354cc2019年10月14日讯，我院潘锋教授团队在研究工作中取得重要进展。
众所周知，锂电池已经广泛应用于手机和电动车。层状材料有着较高的比容量，被作为动力电池的正极材料应用于国内外中高端电动汽车上（如特斯拉电动车），但随着需求不断的发展，人们对其能量密度、循环性能和倍率性能等方面的要求也越来越高。提升过渡金属氧化物层状正极材料各项电化学性能的方法多种多样，其中通过掺杂其他元素，如（Al、Ti）等可以提升材料的循环性能和倍率性能，满足当下对动力电池快充和寿命方面的需求，因此成为当下研究的热点，如何有效掺杂及掺杂后性能提升的机理尚未了解，需要进一步研究。
图1 锂电池层状材料界面Ti梯度掺杂形成新型的界面重构及提升电池性能
近日，由金沙3354cc深圳研究生院金沙3354cc潘锋教授领导的清洁能源中心研究团队运用中子衍射、x-射线吸收谱（XPS）、高精度及原子尺度显微镜（HR-TEM及球差TEM）结合第一性原理量子化学计算，对锂电池过渡金属氧化物层状材料界面Ti梯度掺杂形成新型的界面重构、提升电池充放电速率和循环稳定性及相关机理进行了系统的研究，该工作近日发表在能源材料领域知名期刊《先进能源材料》（Advanced Energy Materials， IF=24.884）上。
潘锋课题组通过自主创新的Ti梯度掺杂的方法，在高镍正极层状材料LiNi0.8Co0.2O2（NC82）的表面构建了约6纳米厚具有Ti-O结构基元及Li/Ni反位的新型界面结构。因为Ti-O强的化学键结合力，使得在合成的过程中界面的氧原子稳定性提高，该重构的界面能阻止材料与H2O、CO2和电解液的反应，在合成过程中抑制表面形成的杂相（如NiO类型的岩盐相、Li2CO3等），从而提升材料的电化学性能，尤其是倍率性能和循环性能。 这种构造表面层状相的保护机制，能够克服常规表面惰性包覆方式对电荷传输的损害，为基于高镍材料自身表面化学特性调控，获得兼具高容量、高倍率、高稳定性的正极材料提供了新的手段。
图2 高精度电子显微镜HR-TEM和原子精度的球差电镜图像
本工作由金沙3354cc潘锋教授指导完成，该论文共同第一作者为其硕士生孔德飞和博士生胡江涛，张明建、肖荫果和潘锋等老师为共同通信作者。
文章链接： https://doi.org/10.1002/aenm.201901756
