盤點:錢逸泰院士、萬立駿院士、陳軍院士課題組2020年重要鋰電研究成果

人物簡介
錢逸泰,江蘇無錫人,無機化學家,中國科學院院士。1962年畢業于山東大學化學系。1997年當選為中國科學院院士。2005年起為山東大學膠體與界面化學教育部重點實驗室學術委員會主任。2008年當選英國皇家化學會會士。現任中國科學技術大學化學系教授,中國化學會副理事長,安徽省化學會理事長,中國科學院化學部常委。曾獲國家自然科學獎二等獎、中國科學院自然科學獎一等獎、何梁何利基金科學與技術進步獎和安徽省重大科技成就獎等。
主要研究方向包括:1、新型過渡金屬氧化物,無機非金屬等納米材料制備;2、石墨烯復合材料的自組裝制備及應用;3、新型納米材料及復合納米材料在新能源領域的應用,如鋰離子電池、鈉離子電池、超級電容器等。在Science,J. Am. Chem. Soc.等國際期刊上發表900余篇論文,總引用30000余次。培養了60多名優秀博士,35人成為正教授,6人獲國家杰出青年基金,3人被評為“長江學者”。

2020年重要鋰電成果一覽

1、Nat. Rev. Chem.:實用鋰電池有機電極材料的前景
有機材料作為鋰電池的電極材料,由于其結構的可調性可以從豐富的前驅體中以環境友好的方式持續制備而受到廣泛關注。目前對有機電極的研究主要集中在材料水平上,而不是評價實際電池的性能。在此,南開大學陳軍院士團隊首先概述了有機電極材料的歷史和氧化還原過程,然后對有機電極材料在鋰電池中的應用前景和面臨的挑戰進行了評價。根據能量密度、功率密度、循環壽命、重量密度、電子導電率和其他相關參數,如能源效率、成本和資源可用性進行了評估。作者認為這一領域的研究必須更多地關注有機電極材料的固有導電性和密度,然后在實際相關條件下對全電池進行綜合優化。作者希望以此激發高質量的應用研究,以使有機電極材料實現未來商業化。
原文鏈接:
https://doi.org/10.1038/s41570-020-0160-9
2、Angew. Chem. Int. Ed.:紫精晶體作為鋰電池正極的儲能機理及結構演化
有機離子晶體因其容量大、在電解質中溶解度低,是一類很有吸引力的二次電池活性材料,但它們通常遭受有限的電子傳導性和中等電壓的困擾。此外,氧化還原過程中的電荷儲存機制和結構演化還不清楚。在這里,南開大學陳軍院士團隊報道了乙基紫精碘化物(EVI2)和乙基紫精二氯酸鹽(EV(ClO4)2)作為鋰電池的正極材料。EVI2電極由于其陰離子儲存能力,顯示出3.7?V(相對于Li+/Li)的高初始放電平臺。當I?被ClO4-取代時,由于ClO4-層具有良好的電子導電性,獲得的EV(ClO4)2電極即使在5C下也顯示出優異的倍率性能(78%?的理論容量)。EVI2和EV(ClO4)2也表現出優異的循環穩定性(200次循環后容量保持率>96%)。
原文鏈接:
https://doi.org/10.1002/anie.202002773
3、Materials Today:鋰離子電池高能層狀氧化物正極材料的研究進展與展望
富鎳層狀氧化物(NRLOs)和富鋰層狀氧化物(LRLOs)具有高能量密度、低成本、環境友好等優點,被認為是下一代鋰離子電池正極材料。然而,這兩種層狀氧化物也面臨著類似的問題,如容量衰減和不同的障礙,例如NRLOs的熱失控和LRLOs的電壓衰減。了解它們在多尺度上所面臨的挑戰和策略的異同,對于先進鋰離子電池正極的發展起著至關重要的作用。在此,南開大學陳軍院士團隊基于對電子/離子、晶體、粒子、電極和電池的多尺度洞察,對NRLOs和LRLOs的最新進展進行了全面的綜述。對于NRLOs,詳細討論了結構無序、裂紋、界面降解和熱失控等問題。對于LRLOs,概述了高容量的起源,其次是局部晶體結構,以及電壓滯后減的根源,這些根源歸因于過渡金屬離子的還原價態、相變、應變和微觀結構降解。然后討論了具有NRLOs正極的全電池的失效機理和LRLOs的商業挑戰。從離子摻雜、微結構設計、粒子改性、電極/電解質界面工程等方面總結了提高NRLOs和LRLOs性能的策略。還強調了開發用于NRLOs的單晶以及用于LRLOs的新的晶體學結構或異質結構。最后,概述了NRLOs和LRLOs發展的挑戰和前景。這篇綜述提供了對下一代鋰離子電池高性能正極的基本理解和未來展望。
原文鏈接:
https://doi.org/10.1016/j.mattod.2020.10.028
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