清华大学 深圳国际研究生院赵世玺课题组合作在高熵无序岩盐锂电正极研究领域取得进展
2024/04/01
阳离子无序岩盐型正极由于其较高比容量(>250 mAh g-1)和组分设计灵活等优势,成为新一代具有发展潜力的富锂高比能材料。然而,无序岩盐结构中存在的短程有序会阻碍锂离子的长程渗流,导致锂离子传输动力学缓慢。此外,高电压状态下氧参与氧化还原反应的不可逆性将产生氧晶格失稳,导致容量迅速衰减。高熵策略抑制锰基无序岩盐正极中的短程有序虽然已被证实,但Mn3+的存在不可避免造成界面退化和严重副反应。因此,开发兼具高容量和循环稳定性的高熵无序岩盐正极至关重要。同时,高熵正极中电荷补偿机制和离子扩散过程尤为复杂,对该问题的探究对于设计高性能的高熵正极具有重要意义。
近日,清华大学深圳国际研究生院赵世玺课题组与合作者开发了一种基于Ni2+-Nb5+体系的高熵无序岩盐正极Li1.25Ni0.1Co0.1Fe0.1Cr0.1Ti0.2Nb0.15O1.8F0.2(TM6),在20 mA g-1电流密度和1.5-4.8V的电压范围内能提供277.6 mAh g-1的初始容量,即使在100 mA g-1下循环200圈后仍可达到83.5%的容量保持。研究提出过渡金属较低的八面体择位能(OSPE)有利于稳定无序岩盐结构,复杂的高熵岩盐体系的单相合成需考虑高OSPE元素的容纳极限。
同时,研究结合理论计算证实了TM6中存在的两种电荷补偿机制:一类是活性元素能与氧发生电荷转移而稳定氧化,另一类是活性元素与氧同时逐渐氧化贡献高容量,这意味着高熵设计能有效协同两种电荷补偿机制从而达到容量与稳定性的理想折衷。
此外,研究还发现熵稳效应促进离子扩散动力学并抑制晶格氧遗失,有利于提高岩盐氧化物在高荷电状态下的结构稳定性。该研究工作不仅为高熵材料的成分设计提供了新思路,还进一步揭示了多组元协同的电化学反应机制和结构上的高熵效应。

图1.八面体择位能与单相固溶行为

图2.氧晶格稳定性
相关研究成果以“高熵效应促进无序岩盐正极的Li+扩散和晶格氧稳定性”(Enhanced Li+Diffusion and Lattice oxygen Stability by the High Entropy Effect in Disordered-Rocksalt Cathodes)为题发表在《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)上。
论文的通讯作者为清华大学深圳国际研究生院赵世玺副教授和美国华盛顿大学曹国忠教授,第一作者为清华大学深圳国际研究生院2021级博士生周抒予,论文作者还包括清华大学深圳国际研究生院2021级硕士生孙宇轩、2022级硕士生高瞳和廖俊洪。该论文得到赵世玺主持的国家自然科学基金面上项目的资助。
文章来源清华大学新闻,分享只为学术交流,如涉及侵权问题请联系我们,我们将及时修改或删除。
-
2026年第五届机器学习、云计算与智 26
-
2026年第二届计算机视觉与机器学习 627
-
2026年6月优质国际学术会议推荐 1157
-
2026年智慧教育与数据挖掘国际学术 813
-
2026年第11届生物医学信号与图像 697
-
2026资源、化学化工与应用材料国际 2559
-
2026年图像处理与数字创意设计国际 2369
-
2026年机械工程,新能源与电气技术 6849
-
2026年材料科学、低碳技术与动力工 2524
-
2026年海洋科学、水利工程与环境管 06-18
-
2026年环境工程、材料科学与循环经 06-18
-
2026年航空动力、流体力学与热物理 06-18
-
2026年地球化学、核物理与地质学国 06-18
-
2026年微机电、物理学与建模仿真国 06-18
-
2026年机械工程、电子技术与自动化 06-18
-
2026 JCR影响因子正式发布272
-
中国科协发布2025年《重要学术858
-
2026年新锐分区(原中科院期刊5648
-
2025年两院院士增选有效候选人5280
-
好学术:科研网址导航|学术头条分6842
-
2025年国际期刊预警名单发布!7028
-
2025年中科院期刊分区表重磅发24788
-
吉林大学校长张希:学术会议中的提8093
-
研究表明太阳耀斑终端激波可作为地06-24
-
研究揭示藻—菌共生体系强化养殖尾06-24
-
双功能手性双核镍催化研究获进展06-24
-
研究发现银河系中心极端环境下大质06-24
-
废塑料升级利用研究取得进展06-24
-
硒太阳能电池研究取得进展06-24
-
南京大学王涛团队首次发现110亿06-24
-
北京中经蓝山文化交流有限公司 18292

-
ICOCN 24303

-
International As 8199

-
圣美精密有限公司 18440

-
安徽省蚌埠肿瘤医院 21384

-
浙江省书法家协会学术委员会 21289

-
湖南农业大学 18683

-
浙江信诺科技有限公司 18437

-
烟台FOXCOON 21294

-
欧曼展览(上海)有限公司 8261

-
安徽中贸展览有限公司 2484

-
武汉市cse主办 18374

-
青海省海北州 18539

-
WILL 24407

-
西安外国语大学 18446

-
深圳澳德华移民公司 21513

-
HKSME 23422

-
深圳市中亚会议策划有限公司 23374

-
悉尼科技大学 24260

-
长沙赢润生物 18372





















968









































