海洋學院劉海萍課題組在國際Top期刊《Nano Energy》發表SCI論文
[ 作者:海洋學院新聞中心 來源:海洋科學與技術學院 瀏覽:10 錄入時間:2019年09月10日 ]

我校海洋學院博士生導師劉海萍副教授課題組在鋰離子電池高電壓材料鎳錳酸鋰的研究取得重大進展。研究成果發表于材料領域頂級期刊《Nano Energy,影響因子:15.548,論文題目為《高電壓鋰離子正極材料LiNi0.5Mn1.5O4循環穩定性研究》(Insight into the improved cycling stability of sphere-nanorod-like micro-nanostructured high voltage spinel cathode for lithium-ion batteries)。該論文是劉海萍副教授在澳大利亞伍倫貢大學(University of Wollongong)訪學期間,與伍倫貢大學郭再萍教授課題組的合作成果。郭再萍教授系澳大利亞伍倫貢大學工程學院和超導與電子材料研究所杰出教授,澳大利亞研究理事會未來學者(ARC Future Fellow, FT3)。郭再萍教授課題組長期從事新能源材料的科學研究及產業化應用,如//鉀離子電池、超級電容器、儲氫和燃料電池等新能源領域。劉海萍副教授為第1作者,哈爾濱工業大學為第1作者單位。

近年來,發展具有高能量密度及長循環穩定性的正極材料是鋰離子電池發展的關鍵因素之一。尖晶石結構的LiNi0.5-xMn1.5+xO4 (LNMO)具有高電壓(4.7 V,VS Li/Li+),高能量密度(650 Wh/kg),結構穩定,可提供三維Li+傳輸通道等優點被認為是鋰離子電池發展中極具前途與吸引力的正極材料。然而,目前報道的LNMO材料存在充放電過程中材料結構及循環穩定性較差,尤其是在高電壓下,電解液分解,電池容量衰減明顯以及壽命縮短等問題,制約了其商業化應用。在其背景下,自2014年始,劉海萍課題組對高電壓LNMO材料進行了長達5年多的研究工作,掌握了多種制備方法,改善了LNMO材料的循環穩定性。本論文研究成果則是在課題組研究基礎上,與澳洲郭再萍教授課題組合作,通過可控設計,構建了具有不同晶面、形貌的微-LNMO材料,結合電化學、現代材料分析方法及理論計算(Density Functional Theory calculations, DFT)等方法分析其長循環穩定性,并采用In situ XRD 對不同微結構的LNMO在充放電過程中的結構變化等進行深入研究,取得了突破性成果。本論文的研究不僅證明了晶體結構和微觀形貌控制對高電壓材料性能至關重要,更為重要的是為高電壓材料在化學電源領域的商業化應用打開了新的窗口。本論文理論計算得到了黑龍江大學謝穎教授的大力支持。本論文的研究受到了國家留學基金委和山東省自然科學基金等項目的支持。

  

近年來,劉海萍課題組在新型電池材料制備及改性、電化學表面改性等電化學領域開展了大量研究工作。在Journal of Power Sources(影響因子:7.467), Electrochimica Acta(影響因子:5.383),Sci China Mated(影響因子:5.636)等電化學、材料領域國際權威期刊上發表多篇學術論文。

本文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104100 。