近期，物理与电子学院白莹团队在锂离子电池高容量正极材料界面调控领域取得新进展，相关成果以“In-situ Construction of Gradient Oxygen Release Buffer and Interface Cation Self-Accelerator Stabilizing High-Voltage Ni-rich Cathode”为题发表于自然指数期刊、国际顶级期刊Advanced Functional Materials（影响因子：19.924)。
锂离子电池高镍三元（NCM）正极材料由于高的比能量而备受关注。然而，在循环过程中，严重的氧析出不可避免地造成了热安全问题，另外材料剧烈的体积变化引起了应力的产生和积聚，导致高镍材料二次颗粒沿晶界处产生裂纹，进而诱发电解液的渗入并与内部晶格发生副反应，最终致使电池循环性能快速衰退。白莹教授课题组采用简单的原位构筑方案，将与氧具有高结合能的硼离子梯度掺杂进入高镍材料一次颗粒晶格中，并在二次颗粒表面构筑具有压电特性的四硼酸锂包覆层，将内部NCM的应力原位转化为周期性变化的界面局域电场，协同参与调控电极-电解质界面处Li+的输运行为。该研究还采用多尺度的原位/非原位实验表征结合理论计算以及有限元分析证实了这种原位构筑的氧释放缓冲层和界面离子输运调控层可以有效提升高镍正极材料的结构稳定性和电化学性能。该工作为提升锂离子电池热安全性能和改善固液界面性能提供了新的研究思路和技术手段。
河南大学物理与电子学院和河南大学交叉学科高等研究院为该论文第一署名单位，2019级硕士研究生代中盛为第一作者，赵慧玲博士、白莹教授为共同通讯作者。中山大学卢侠教授、河南大学赵勇教授、英国伦敦大学学院何冠杰博士在理论计算和实验测试等方面给予了支持和帮助。该研究工作受到国家自然科学基金、国家重点研发计划、河南省中原英才计划、河南省高等学校学科创新引智基地、河南省高校科技创新团队支持计划、河南大学杰出青年科研人才培育基金等经费的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202206428
面向下一代新型高性能二次离子电池的研究和应用，白莹教授团队长期致力于二次电池关键材料研究及多功能界面的构筑，为下一代二次电池的发展提供新策略与新方案（Advanced Functional Materials, 2022, 2206428;Energy Storage Materials, 2022, 50, 407;Advanced Science, 2022, 2200622;Nano Energy, 2021, 83, 105775;Advanced Science, 2020, 7, 1902538）。
