長(zhǎng)壽命儲(chǔ)能型鋰電池關(guān)鍵材料儲(chǔ)鋰機(jī)制研究獲新進(jìn)展
日期：2024-10-16 06:30:34 作者：宏力精密鋼管 閱讀數(shù)：535鋰離子電池已經(jīng)廣泛應(yīng)用到社會(huì)生活的各個(gè)方面，給人們的生活帶來(lái)便利。但鋰離子電池中還存在一些基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題不是很清楚，其中，進(jìn)一步揭示儲(chǔ)鋰材料儲(chǔ)鋰機(jī)理對(duì)改善鋰離子電池性能和探索新材料有著至關(guān)重要的作用。中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(籌)清潔能源實(shí)驗(yàn)室E01組胡勇勝研究員等通過(guò)氮摻雜的碳材料包覆長(zhǎng)壽命儲(chǔ)能型鋰離子電池用尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰(Li4Ti5O12), 構(gòu)建有效的三維混合導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，大大改善了該材料的倍率性能(Adv. Mater., 23: 1385-1388, 2011;Phys. Chem. Chem. Phys., 13: 15127-15133, 2011;ChemSusChem, 5: 526-529, 2012.)。同時(shí)，李泓研究員、胡勇勝研究員與A01組谷林研究員合作，利用球差校正環(huán)形明場(chǎng)成像技術(shù)(STEM-ABF)并結(jié)合第一性原理計(jì)算，在原子尺度上研究了鋰離子在儲(chǔ)鋰材料中的存儲(chǔ)行為( Energy Environ. Sci., 2011, 4: 2638-2644;J. Am Chem. Soc., 2011, 133: 4661-4663; Phys. Chem. Chem. Phys., 2012, 14: 5363-5367.)。
最近，盧俠博士研究生、胡勇勝研究員與A01組谷林研究員應(yīng)用該技術(shù)對(duì)充放電過(guò)程中鈦酸鋰的結(jié)構(gòu)演變進(jìn)行深入研究，取得了下列新進(jìn)展：(i) 沿[110]方向清晰觀察到了鋰離子在鈦酸鋰中的儲(chǔ)存位置;(ii) 首次在原子尺度觀察到該材料的兩相界面結(jié)構(gòu)，從而證實(shí)了鈦酸鋰中的兩相反應(yīng)機(jī)理，這對(duì)于理解鋰離子電池中兩相反應(yīng)機(jī)理有重要參考價(jià)值;(iii) 利用原子分辨的電子能量失譜(EELS)研究了鋰化材料中的電荷分布問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)電荷的非均勻分布，和第一性原理計(jì)算結(jié)果一致;(iv) 觀察到所有鈦酸鋰材料表面顯示1-2納米厚度的不同于體相的結(jié)構(gòu)，這可能是導(dǎo)致該材料在實(shí)際應(yīng)用時(shí)脹氣的原因。相關(guān)成果發(fā)表在新一期的《先進(jìn)材料》上(Adv. Mater., 2012, 24: 3233-3238.)。
上述工作得到了科技部?jī)?chǔ)能材料研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程能源項(xiàng)目群方向性項(xiàng)目、科學(xué)院百人計(jì)劃、基金委能源項(xiàng)目群重點(diǎn)項(xiàng)目的支持。
