近期，物理與電子學(xué)院白瑩團隊在鋰離子電池高容量正極材料界面調(diào)控領(lǐng)域取得新進展，相關(guān)成果以“In-situ Construction of Gradient Oxygen Release Buffer and Interface Cation Self-Accelerator Stabilizing High-Voltage Ni-rich Cathode”為題發(fā)表于自然指數(shù)期刊、國際頂級期刊Advanced Functional Materials（影響因子：19.924)。
鋰離子電池高鎳三元（NCM）正極材料由于高的比能量而備受關(guān)注。然而，在循環(huán)過程中，嚴重的氧析出不可避免地造成了熱安全問題，另外材料劇烈的體積變化引起了應(yīng)力的產(chǎn)生和積聚，導(dǎo)致高鎳材料二次顆粒沿晶界處產(chǎn)生裂紋，進而誘發(fā)電解液的滲入并與內(nèi)部晶格發(fā)生副反應(yīng)，最終致使電池循環(huán)性能快速衰退。白瑩教授課題組采用簡單的原位構(gòu)筑方案，將與氧具有高結(jié)合能的硼離子梯度摻雜進入高鎳材料一次顆粒晶格中，并在二次顆粒表面構(gòu)筑具有壓電特性的四硼酸鋰包覆層，將內(nèi)部NCM的應(yīng)力原位轉(zhuǎn)化為周期性變化的界面局域電場，協(xié)同參與調(diào)控電極-電解質(zhì)界面處Li+的輸運行為。該研究還采用多尺度的原位/非原位實驗表征結(jié)合理論計算以及有限元分析證實了這種原位構(gòu)筑的氧釋放緩沖層和界面離子輸運調(diào)控層可以有效提升高鎳正極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電化學(xué)性能。該工作為提升鋰離子電池?zé)岚踩阅芎透纳乒桃航缑嫘阅芴峁┝诵碌难芯克悸泛图夹g(shù)手段。
河南大學(xué)物理與電子學(xué)院和河南大學(xué)交叉學(xué)科高等研究院為該論文第一署名單位，2019級碩士研究生代中盛為第一作者，趙慧玲博士、白瑩教授為共同通訊作者。中山大學(xué)盧俠教授、河南大學(xué)趙勇教授、英國倫敦大學(xué)學(xué)院何冠杰博士在理論計算和實驗測試等方面給予了支持和幫助。該研究工作受到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、河南省中原英才計劃、河南省高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智基地、河南省高?？萍紕?chuàng)新團隊支持計劃、河南大學(xué)杰出青年科研人才培育基金等經(jīng)費的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202206428
面向下一代新型高性能二次離子電池的研究和應(yīng)用，白瑩教授團隊長期致力于二次電池關(guān)鍵材料研究及多功能界面的構(gòu)筑，為下一代二次電池的發(fā)展提供新策略與新方案（Advanced Functional Materials, 2022, 2206428;Energy Storage Materials, 2022, 50, 407;Advanced Science, 2022, 2200622;Nano Energy, 2021, 83, 105775;Advanced Science, 2020, 7, 1902538）。
