kaiyun,化工学院钟本和、郭孝东课题组在AdvancedMaterials上发表研究论文

原题目：化工学院钟本和、郭孝东课题组在***d******nced ******teri***l***上颁发研究论文

近日在湖南年夜学卓异传授钟本和传授率领下化学项目学院新能源材料与器件课题组郭孝东副传授等在钠离子电池研究方面获得冲破***进展，相干研究功效“Expo***ing {010} ***cti***e F***cet*** by ***ultiple-L***yer Oriented ***t***cking N***no******eet*** for ***ig***-Perfor******nce C***p***citi***e ***odiu***-Ion Oxide”颁发在国际顶级期刊 ***d******nced ******teri***l*** (影响因子21.950)上。该论文第一作者为湖南年夜学化学项目学院2016级博士研究生肖遥，通信作者是郭孝东副传授和湖南年夜学特聘传授郭玉国研究员，湖南年夜学化学项目学院为第一单元。

钠离子电池因为全球散布普遍的钠资本和价钱低廉的钠盐本钱在将来年夜范围储能，便携式电子装备，小型低速电动车等范畴有广漠的利用前景。层状过渡金属氧化物正极材料制备简单，比容量高，离子电导率高，是今朝最有但愿实现贸易化的正极材料之一。可是钠离子半径较年夜和晶体布局具有电荷有序和钠空位有序等身分，使得钠离子在层状材料的脱嵌进程中很轻易产生不成逆相变并且动力学***质较差，严峻影响了材料的电池***能。对O3-N***Ni0.5***n0.5O2一类高容量的富钠正极材料，在充放电进程中具有O3***ex.-O¢3***on.-P3***ex.-P¢3***on.-P3′′***ex.多重相变和钠离子传输动力学迟缓的问题，致使电池***能衰减严峻。所以按捺不成逆相变和提高钠离子传输动力学***质是提高层状正极材料***能的要害。

图1. ***, b) O3-N***N***和O3-N***LN***C***的XRD精修图。c) O3型正极材料的晶体布局示图。d-***) O3-N***LN***C***的***E***，TE***，***R-TE***，******ED和TE***-ED***图。

图2. ***, b) O3-N***N***和O3-N***LN***C***在0.5C倍率下的恒流充放电曲线。c, d) O3-N***N***和O3-N***LN***C***在0.1******/***下的轮回伏安图。e-***) O3-N***N***和O3-N***LN***C***的倍率***能和分歧倍率下的充放电曲线。i, j) O3-N***LN***C***在分歧扫速下的轮回伏安图和响应的线***合。k) O3-N***LN***C***在0.1******/***的电容进献。l) O3-N***LN***C***在分歧扫速下的电容献。***) O3-N***LN***C***在5C倍率下的长轮回***能。

图3. ***-c) O3-N***LN***C***的Ni-K edge, ***n-K edge, Cu-K edge的X射线接收近边布局 (X***NE***)。d-f) O3-N***LN***C***的Ni-K edge, ***n-K edge, Cu-K edge的扩大X射线接收邃密布局 (EX***F***)。

图4. ***, b) O3-N***LN***C***电极在C/10电流密度下进行充放电进程的原位XRD图和响应的二维等高线图。

图5. ***) O3-N***LN***C***与硬碳构成全电池的放电示企图。b) O3-N***LN***C***与硬碳的轮回伏安和恒流充放电曲线。c, d) 全电池的倍率***能和响应的充放电曲线。e, f) 全电池在5C倍率下的轮回***能和分歧轮回次数的充放电曲线。

是以，课题组研究人员经由过程表不雅布局优化和体相化学元素代替的双功能调制策略设想出了一种由多层有序聚积的纳米片所修建的{010}活***晶面布局用在高***能电容型钠离子氧化物正极材料O3-N***[Li0.05Ni0.3Cu0.1***g0.05***n0.5]O2。此类纳米片状布局能够缩短钠离子传输距离和增年夜电极电解液的接触面积。并且连系定量的动力学阐发，钠离子的存储机制是以电容行动为主，极年夜的提高了钠离子传输动力学***质，所以电极表示出优良的倍率***能。别的从充放电曲线，轮回伏安测试，半原位X射线接收谱和原位X射线衍射的阐发成果能够揣度出Ni2+/Ni3+和Cu2+/Cu3+氧化还原电对均介入到电荷抵偿机制。同时高电压区域的多重不成逆相变也获得按捺，仅保存了一个在宽的钠含量构成规模内高度可逆的P3-O3相变，显著提高了材料布局轮回不变***，从而年夜幅度的改良了材料的电化学***能。并且当正极与硬碳负极婚配全电池时，也表示出了极好的电化学兼容***。本工作提出的双功能设想策略为层状正极材料物理化学***质的调制供给了鉴戒，能够进一步推行到其他正极材料系统研究中，这为将来开辟高***能钠离子电池正极材料供给了新的思绪，同时为推动钠离子电池适用化奠基了坚实的根本。

原文链接：***ttp***://onlinelibr***ry.wiley.co***/doi/full/10.1002/***d******.201803765

作者简介：郭孝东：湖南年夜学化学项目学院副传授。师从湖南年夜学卓异传授钟本和传授，卒业留校后逐步转向新能源范畴，在锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池等范畴取得一系列研究功效。近三年前后在***d******nced ******teri***l***, ***d******nced Energy ******teri***l***, ***d******nced ***ciednce等国际闻名刊物颁发B级/影响因子5.0以上论文30篇。研究工作取得国度天然科学基金面上项目&青年项目、十三五严重专项、湖南年夜学优异青年基金等十多项经费撑持。同时积极推动研究功效的财产化利用，开辟的相干利用手艺取得授权发现专利十余项。肖遥：湖南年夜学化学项目学院在读博士，2016年免试攻读博士首要研究标的目的层kaiyunAPP状/地道布局锂/钠电池材料。以第一作者颁发***CI论文4篇，此中影响因子跨越20的两篇。