中國粉體網(wǎng)訊 近期，哈爾濱工業(yè)大學王家鈞教授、孔凡鵬老師團隊在《科學進展》（ScienceAdvances）上發(fā)表題為《基于相結(jié)構(gòu)修飾局域離子——電子傳輸行為的調(diào)控機制及固態(tài)鋰氧電池性能的耦合研究》（Tailoring electronic-ionic local environment for solid-state Li-O2 battery by engineering crystal structure）的研究文章。該成果為設(shè)計新型正極結(jié)構(gòu)、高性能固態(tài)鋰氧電池提供了借鑒與指導意義，對助力實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標以及在特種環(huán)境下的應(yīng)用均具有廣闊的前景。
催化劑結(jié)構(gòu)表征
可充電固態(tài)鋰氧電池（SSLOB）具有超高的理論能量密度、低制造成本等優(yōu)勢，是一種極具前景的電化學儲能裝置。常規(guī)固態(tài)陰極（SSC）是由固態(tài)電解質(zhì)粉體和催化劑直接物理復合，致使陰極呈現(xiàn)了高度不均勻的鋰離子、電子傳導路徑，帶來較大能源消耗。因此，高性能的SSC不僅需要有優(yōu)異的氧析出和氧還原性能，還需要有極佳的離子、電子傳輸與平衡能力。但目前設(shè)計滿足上述多重需求的SSC仍具有極大挑戰(zhàn)。
催化劑的電子結(jié)構(gòu)與配位結(jié)構(gòu)表征
基于上述挑戰(zhàn)，王家鈞教授團隊首次提出通過調(diào)節(jié)晶相結(jié)構(gòu)修飾局域電子——離子傳輸行為，構(gòu)筑具有獨特結(jié)構(gòu)的SSC目標，采用低溫熱處理方法制備了具有長程無序結(jié)構(gòu)的非晶釕酸鋰（A-Li-Ru-O）復合材料，團隊發(fā)現(xiàn)該材料可以顯著提升電子、離子傳輸動力學，并結(jié)合理論計算得出，非晶結(jié)構(gòu)中的多維擴散有助于其電子、離子傳輸行為。團隊通過進一步研究發(fā)現(xiàn)，擔載非晶釕酸鋰（A-Li-Ru-O）的SSLOB器件展現(xiàn)了優(yōu)異的放電比容量和循環(huán)性能，基于同步輻射X射線吸收譜、同步輻射X射線斷層成像等技術(shù)研究得出，該無序材料除了具有高效的離子、電子傳輸動力學，還可以在充放電過程中分別加速過氧化鋰（Li2O2）的分解和超氧化鋰（LiO2）的電化學轉(zhuǎn)化。
Li+擴散路徑的解析
可充電固態(tài)鋰氧電池（SSLOB）的電化學性能和放電產(chǎn)物的表征
王家鈞教授、孔凡鵬老師為該論文通訊作者�；づc化學學院博士研究生孫雪為論文第一作者�；づc化學學院博士研究生宋亞杰、劉青松、張雪艷、安漢文，本科生史一帆、孫楠參與完成部分工作。此外，化工與化學學院霍華副教授、付傳凱老師，黑龍江大學謝穎教授參與該研究的部分工作。
本項目得到國家自然科學基金、黑龍江省自然科學基金、黑龍江省頭雁團隊原創(chuàng)探索基金和哈工大青年科學家工作室、哈工大重慶研究院的資助。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/文正）
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