《新型釕基層狀正極材料的設計、製備與其儲鋰機制》是依託吉林大學，由王春忠擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型釕基層狀正極材料的設計、製備與其儲鋰機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王春忠
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
設計與開發新型正極材料是鋰電池研究中的重要課題之一。釕基層狀正極材料Li2RuO3不僅具有高的可逆比容量，優秀的電子/離子協同導電能力，尤其是材料在高電壓區間展現出新奇電荷補償機制更是吸引了學術界的廣泛關注。本項目採用實驗與理論相結合的研究思想，以原位同步輻射及第一性原理計算為研究手段，首先從探討Li2RuO3儲鋰機制入手，構建該體系在充放電過程中結構和電子結構演變與電化學性能之間的構效關係，深入揭示材料電化學反應機理。並在此基礎上，設計並製備新型富鋰釕基層狀正極材料xLi2RuO3(1-x)LiMO2，探索其充放電機制，最佳化電化學性能，為開發下一代具有高能量密度和功率密度的新型正極材料奠定基礎
結題摘要
本項目旨在以高比容量釕基層狀正極材料Li2RuO3為研究對象，從根源上解釋釕基層狀正極材料的儲鋰機制，為開發和設計下一代具有高能量密度和功率密度的新型正極材料奠定基礎。實驗上我們發現，Li2RuO3材料作為電子、離子混合導體，呈現出優異的儲鋰性質。另外，我們運用原位同步輻射技術結合Rietveld精修對其充放電過程中的結構相變進行了深入的研究，確定了材料在首次充電過程中從單斜晶系C2/c經由晶胞參數變化過渡到另一種不同的C2/c中間相，最後轉變到三方晶系R-3相。同時，分別採用陽離子、陰離子摻雜的方式，設計了Ti4+離子和F-離子摻雜實驗，通過摻入半徑較小且沒有電化學活性的離子及電負性更強的陰離子兩種方式，有效地提高了Li2RuO3材料的電化學循環與結構穩定性。此外，我們將研究領域拓展至鈉離子電池，通過將Li2RuO3材料用作鈉離子電池的正極，構建了混合離子輸運的新型電池體系，並研究了Li2RuO3材料在鈉離子電池體系中的電化學性質、充放電機理以及結構相變過程，發現Li2RuO3在鈉離子電池體系中以Li+和Na+離子的混合嵌入為主；Li2RuO3在Li+/Na+共嵌入過程中能夠實現兩種晶胞參數不同的C2/c相轉變，且隨著參與反應的鈉離子逐漸增多，300次循環之後，結構從單斜晶系的C2/c向六方晶系R-3m轉變。
