報(bào)告題目：聚陰離子化合物鋰電池負(fù)極材料
報(bào)告時(shí)間：2024年9月5日（星期四）13：30
報(bào)告地點(diǎn)：理學(xué)院B315
主辦單位：理學(xué)院
報(bào) 告 人：劉瑤
報(bào)告人簡(jiǎn)介：
劉瑤，博士，博導(dǎo)，研究員。2019年06月畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系，獲理學(xué)博士學(xué)位，隨后赴美國(guó)華盛頓大學(xué)從事研究工作。2023年03月人才引進(jìn)至上海應(yīng)用物理研究所。擔(dān)任能源材料與化學(xué)部創(chuàng)新型儲(chǔ)能電池研究組組長(zhǎng)。研究方向?yàn)槟茉磧?chǔ)存與轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)及應(yīng)用研究。相關(guān)研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表SCI論文50余篇，包括Angew. Chem. Int. Ed.，Chem，Adv. Energy Mater.，ACS Energy Lett.，Sci. China Chem.，Acta Phys. -Chim. Sin.等，他引超4500次，H-index因子30；申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利10項(xiàng)。作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人承擔(dān)了包括國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院引才青年項(xiàng)目、上海市國(guó)際合作項(xiàng)目。入選教育部海外青年人才、中國(guó)科學(xué)院海外青年人才，上海市海外青年人才，浦江學(xué)者。
報(bào)告內(nèi)容簡(jiǎn)介：
通過(guò)在傳統(tǒng)過(guò)渡金屬氧化物材料中引入聚陰離子基團(tuán)，如GeO4，改變過(guò)渡金屬原子周?chē)呐湮画h(huán)境和d軌道的電子狀態(tài)，設(shè)計(jì)合成了一系列低工作電位、高容量、長(zhǎng)循環(huán)的聚陰離子負(fù)極材料。例如，在鈦（Ti）基氧化物材料中引入GeO4根，合成得到了Li2TiGeO5材料。通過(guò)原位包碳技術(shù)得到了碳包覆Li2TiGeO5復(fù)合材料。其作為鋰離子電池負(fù)極材料表現(xiàn)出高容量（691 mAh/g）、低工作電位（0.5 V vs. Li/Li+）、高循環(huán)穩(wěn)定性（600圈，容量保持率91%）。通過(guò)原位X射線(xiàn)衍射譜（XRD）、同步輻射X射線(xiàn)近邊吸收精細(xì)譜（XNAFS）結(jié)合第一性原理計(jì)算確認(rèn)了其儲(chǔ)鋰機(jī)制為嵌入-轉(zhuǎn)化反應(yīng)。原位生成的導(dǎo)電產(chǎn)物TiO和導(dǎo)鋰離子產(chǎn)物Li2O保證其優(yōu)異的電化學(xué)性能。同樣的策略在鈮（Nb）基過(guò)渡金屬氧化物材料中也得到了驗(yàn)證。通過(guò)固相法合成得到了LiNbGeO5材料，該材料表現(xiàn)出785 mAh/g可逆容量、低工作電位（0.4 V vs. Li/Li+）以及優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性（5000圈，容量保持率近100%）。該負(fù)極材料與高電壓正極材料匹配組裝的全電池表現(xiàn)出368 Wh/kg能量密度和618.7 W/kg功率密度。對(duì)其儲(chǔ)鋰機(jī)理的深入研究結(jié)果表明，原位生成的鋰離子導(dǎo)體LiNbO3保證了該材料優(yōu)異的倍率性能和超高的循環(huán)穩(wěn)定性。以上研究結(jié)果表明在過(guò)渡金屬氧化物中引入聚陰離子基團(tuán)，可以有效調(diào)控過(guò)渡金屬化合物的工作電位，提升材料的儲(chǔ)鋰容量，降低氧化還原電位，進(jìn)而提升鋰離子電池的能量密度。
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