清华资料学院唐子龙课题组在高倍率锂离子电池资料方面再获打破

原标题：清华资料学院唐子龙课题组在高倍率锂离子电池资料方面再获打破

近来，清华大学资料学院唐子龙教授课题组在《先进动力资料》（Advanced Energy Materials）上宣布题为“具有类玻璃-陶瓷相的高倍率钒酸盐锂离子电池正极资料”（Glass‐Ceramic‐Like Vanadate Cathodes for High‐Rate Lithium‐Ion Batteries）的研讨成果。该研讨在高倍率钛酸锂水合物电极资料（Nature Communications, 2017, 8: 627）的研讨基础上，进一步处理了纳米电极资料低体积能量密度、低库伦功率及容量敏捷衰减等问题。

在锂离子电池中，纳米电极资料具有短程离子分散距离和快速反应动力学的优势，可是过高的比外表积使其在电极制备和循环进程中易发作颗粒聚会并与有机电解液发作严峻副反应；而微米级电极资料尽管能够有用下降与电解液的触摸面积，提高压实密度，可是其离子分散才能一般不足以满意离子短时间的快速嵌入和脱出。因而，规划一种一起具有快速离子通道和低比外表积的微米级细密纳米晶资料可有用处理上述问题。

图1 热处理进程中的（a）原位XRD；（b）小视点区域的等值线图（c）晶粒尺度改变.；（d）热处理进程中相改变示意图。

图2 类玻璃-陶瓷相钒酸盐正极资料的（a-d）电化学功能以及（e）与其他钒基正极资料的倍率功能比照。

与传统自下而上组成纳米-微米资料的办法（如喷雾造粒、共沉淀自拼装等）不同，该研讨采用了一种自上而下的微米-纳米资料组成战略——首要组成微米级钒酸盐前驱体，再经过低温相改变进程引进类玻璃-陶瓷相中心态，一起晶粒发作细化，然后得到微米级细密纳米晶电极资料。这种具有类玻璃-陶瓷相的钒酸盐电极资料不只具有丰厚的晶界/相界面，以确保锂离子的快速传输，一起具有较小的比外表积，以削减与电解液之间的外表副反应。根据上述优势，该钒酸盐正极资料表现出优异的大倍率、高容量和长循环的电化学功能。这一组成战略对其他前驱体为水合物的过渡金属氧化物电极资料相同具有普适性，也为储能资猜中的微米-纳米结构规划供给新思路。

该论文的通讯作者为清华大学资料学院唐子龙教授、美国麻省理工学院王诗童博士和董岩皓博士，榜首作者是清华大学资料学院2016级博士生李禹彤。该研讨得到了国家自然科学基金的赞助。

来历 清华大学资料学院

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201903411

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