《Li/Na離子共嵌型電極材料局域結構及離子傳輸動力學研究》是依託廈門大學，由楊勇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：Li/Na離子共嵌型電極材料局域結構及離子傳輸動力學研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊勇
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目擬以高分辨固體核磁共振技術為主要研究手段,並結合x-射線吸收譜(XAS) 技術及其它電化學技術等多種研究方法, 開展層狀氧化物LiyNa1-yMO2 （M = Mn, Ni, Co, Fe; 0≤y≤1）及氟代磷酸鹽型LiyNa2-yMPO4F（M=Fe, Mn, Co; 0≤y≤2）等Li/Na離子共嵌型電極材料的局域結構及其離子傳輸過程的研究，力圖從原子水平分析材料在電化學嵌脫過程中所發生Li/Na共嵌離子的占位、混排特徵、離子的傳輸途徑及其離子傳輸動力學，分析這些材料局域結構特徵（如不同Li/Na離子占位比例和占位狀態等）對材料電化學性能的影響，為設計新型電極材料體系奠定基礎，同時發展相關電極材料的固體核磁共振譜研究新方法。
結題摘要
鋰離子電池已成為我們日常的攜帶型電子產品和電動汽車動力電源的重要能源系統, 而鋰離子電池的正極材料對電池的能量密度,循環性能及其熱穩定性油重要的影響. 鋰離子電池正極材料的結構特徵（如離子占位/混排）、離子輸運特性及其電化學反應過程中的構效關係對於設計、最佳化及其調控高性能的電極材料至關重要。該項目通過發展高分辨固體核磁共振譜技術, 並結契約步輻射XRD衍射技術, x-射線吸收譜技術等對不同類型（如氧化物、聚陰離子型）的正極材料及其無機固體電解質材料的長程及其局域結構變化及其鋰/鈉離子電化學嵌脫過程開展深入系統的基礎研究，獲得不少有意義的研究成果，例如我們在鋰/鈉共嵌的材料中，鋰離子的脫出較為容易，而嵌入則後於鈉離子的嵌入過程。 摻鋰的作用主要體現在可抑制/緩和較大的 Na+ 在嵌脫過程中多個相變過程. 另外我們還深入研究了鎳錳層狀氧化物中Zn2+ 的摻雜作用機理. 若Zn2+ 取代Ni2+ ,它所起到的作用不僅僅是抑制材料的結構相變, 同時也可以抑制低了Na-Ni-Mn-O體系材料結構中Ni-O八面體的扭曲程度並提高了扭曲的可逆性N在通過比較不同離子混排的高容量富鎳正極材料的電化學性能，可以確認鋰離子混排度高的富鎳正極材料其容量與倍率性能均比較低。 同時通過非原位的ssNMR技術並結合原位同步輻射XRD的研究, 我們還發現NMC 材料的結構相變與Li+ 的嵌脫順序有關, Li+ 首先在Mn4+ 周圍脫嵌, 導致H1 相變, 隨後再在Ni2+/Co3+ 的進一步脫嵌, 則導致H2, H3 相的形成, 而H3 的大量形成不利於材料的循環穩定性和倍率性能.
