近日，我校化学与化工学院张卫新教授课题组与香港科技大学杨世和教授等合作，在锂离子电池电极材料研究方面取得重要进展。该课题组提出了一种新颖的软化学合成方法，成功地在乙醇/水体系中制备了锂离子电池富锂、三元、高电位镍锰等正极材料和过渡金属氧化物负极材料等一系列具有均匀形貌的一维微纳结构电极材料，所制备的电极材料表现出优异的电化学性能。相关研究成果以“A General and Mild Approach to Controllable Preparation of Manganese-Based Micro- and Nanostructured Bars for High Performance Lithium-Ion Batteries”为题发表于国际化学领域的顶级刊物《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 3667-3671，影响因子11.336）上，张卫新教授指导的硕士研究生马国、李昇为论文的共同第一作者。  图1. 一维微纳结构Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2富锂锰基锂离子电池电极材料： (a) 前驱体FESEM照片， (b) 产物FESEM照片，(c-h) 产物相关表征  图2. 其它一维微纳结构电极材料的FESEM照片： (a, b) Li1.2Ni0.2Mn0.6O2前驱体及产物；(c, d) LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2前驱体及产物；(e, f) LiNi0.5Mn1.5O4前驱体及产物 以电动汽车和电网蓄能为重大应用需求的下一代锂离子电池，在满足安全、环保、成本、寿命等基本条件下，要求具有更高的能量密度和快速充放电能力。该课题组将均匀一维微纳结构材料的优势与锂离子电池在高能量密度、高功率密度方面的应用需求相结合，基于简单的乙醇/水体系，深入地研究了多元金属离子共沉淀反应成核动力学过程，实现了对材料组成、结构与形貌的有效调控，成功地制备出一系列具有均匀形貌的富锂、三元、高电位镍锰等一维微纳结构锰基锂离子电池电极材料。它们在锂离子电池充放电过程中能够较好地保持一致的充放电状态，同时一维微纳结构有利于缩短锂离子扩散和电子传输路径、缓冲锂离子在嵌入和脱出过程中引起的结构应变，因而赋予锂离子电池优异的电化学性能。其中,所制备的均匀一维微纳结构富锂材料Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2在0.1C电流密度下的放电容量为297.1 mAh g-1，在10 C电流密度下的放电容量为151.0 mAh g-1，0.5 C电流密度下循环100次后的容量保持率达95%。 该方法工艺简单，操作方便，反应的溶剂可以回收再利用，绿色环保，且易于工业放大。该项研究工作得到了国家自然科学基金重大研究计划培育项目资助，具有重要的科学意义和广阔的应用前景。 （丁俊祥/文 丁俊祥/图） 编辑：王建 内容来源于学校官网掌上合工大自动发布 |
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