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江西理工馬全新在國際知名期刊《Small Methods》發表最新成果

2022-05-20 14:00:33 作者：材料科學與工程來源：材料科學與工程分享至：

近日，江西理工大學材料冶金化學學部新能源動力電池及其材料研究所馬全新副教授，在國際知名期刊Small Methods（中科院一區TOP，IF=14.188）上發表題為“Induction and Maintenance of Local Structural Durability for High-energy Nickel-rich Layered Oxides”的最新研究成果。馬全新副教授為論文第一作者，鐘盛文教授為論文通訊作者，江西理工大學為第一通訊單位。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1002/smtd.202200255

LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正極材料因具有高的比容量（200 mAh g-1）和低成本等優點，成為動力鋰離子電池中最具發展前景的正極材料之一。然而，合成條件苛刻、結構不穩定、循環性能差以及倍率性能不佳等缺點嚴重制約其進一步大規模商業應用。產生這些問題的根本原因是高鎳正極材料在合成過程中易發生嚴重的陽離子混排，造成材料結構不穩定并增加鋰離子擴散的動力學勢壘，從而限制鋰離子電池的循環和倍率性能。

研究工作針對上述制約高鎳正極材料大規模商業化應用問題，設計使用（NH4）2Ce（NO3）6對Ni0.8Co0.15Al0.05（OH）2前驅體進行預氧化摻雜來改性Li[Ni0.8Co0.15Al0.05]1-xCexO2高鎳正極材料。論文采用密度泛函理論對預氧化摻雜劑進行篩選，計算顯示Ce（NO3）62-可以促進前驅體中Ni2+氧化為Ni3+，有利于降低高鎳正極材料陽離子混排。同時，適量Ce4+取代過渡金屬離子可增強材料晶體結構的穩定性，抑制循環過程中過渡金屬離子向鋰層遷移。電化學性能結果也顯示，Li[Ni0.8Co0.15Al0.05]0.97Ce0.03O2材料作為正電極，半電池1 C倍率循環100圈后容量保持率高達94.7%，實用型軟包電池也顯示出優異的能量密度（~300 Wh kg-1）和容量保持率（1 C倍率下循環500圈后的容量保持率為81.3%）。本工作為高鎳正極材料制備改性和高性能鋰離子電池的制備方面提供新的思路和見解。

馬全新副教授于2017年加入材料冶金化學學部新能源動力電池及其材料研究所開展教學科研工作，主要從事鋰離子電池正極材料及廢舊鋰離子電池回收方面的研究，近三年以第一作者或第一通訊作者在Nano Energy （Nano Energy, 2021, 81: 105622）， Advanced Functional Materials （Adv. Funct. Mater., 2022, 32（19）： 2113013）， Small Methods （DOI: 10.1002/smtd.202200255）， Electrochimica Acta （2021, 378: 138138）等國際知名期刊發表SCI論文多篇，申請發明專利多件。

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