赵金保教授团队揭示钠离子电池用聚阴离子和层状氧化物正极材料空气稳定性来源

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近日，我院赵金保教授团队在钠离子电池正极材料空气稳定性方面取得新进展，相关成果以“Unveiling the origin of air-stability in polyanion and layered-oxide cathode materials for sodium ion batteries and their practical application considerations”为题在线发表于Advanced Functional Materials上（DOI: 10.1002/adfm.202308257）。

        虽然各种钠离子电池正极的电化学性能已经在材料层面得到了深入的研究，但仍然缺乏从未来实际应用角度对材料进行评价和比较。特别是经常被忽视的空气稳定性，这不仅会影响电极的制造过程，而且会导致材料产生有害的结构变化。研究团队对近期商业化的两种正极产品NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2 (NFM)和Na3V2(PO4)3 (NVP)在环境气氛中的稳定性进行了评价，并研究其结构降解机制。理论计算和实验结果表明，由于NFM在空气中的化学反应热力学优先转化，当暴露在空气中时NFM的稳定性明显不如NVP。此外，拉曼谱图和X射线衍射结果表明，表面碱性杂质的产生加速了NFM的结构降解。因此，研究团队提出了一种简单的二次烧结策略，通过去除表面杂质并将表面产生的Na+重新嵌入到材料晶格结构中的方法来提高NFM的空气稳定性。原位XRD分析表明，经过二次烧结处理后的稳定晶体结构不仅有效抑制了NFM在空气中的化学转变，而且提高了循环稳定性（循环200次后容量保持率高达90.7%）。
        该工作在我院赵金保教授和杨阳副教授共同指导下完成，我院2019级博士研究生杨慧雅为论文第一作者，研究生张青、陈明慧参与了部分研究工作。赵金保教授课题组已在铁基聚阴离子钠电正极材料、NFM三元钠电正极材料、Ah级钠离子软包电池等方面取得系列进展，正积极推进钠离子电池的相关产业化应用研究。
       论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202308257
       文章来源：厦门大学
         赵金保 厦门大学特聘教授，博士生导师。现任新能源汽车动力电源技术国家地方联合工程实验室(厦门大学)主任、电化学技术教育部工程研究中心主任、福建省新能源汽车动力电池及储能关键材料工程实验室主任等职。社会兼职包括，国家重点研发计划可再生能源与氢能专项专家组成员、科技部国家高技术研究发展计划先进能源领域主题专家、教育部科学技术委员会能源与交通学部委员、中国电化学学会化学电源领域委员、中国化学与物理电源行业协会理事等。长期从事化学电源（特别是锂离子电池）和功能性高分子材料的研发和商品化工作，特别是在日本日立集团工作的十多年间，一直从事锂电池等化学储能关联的研发工作，是最早在国外跨国企业从事锂离子电池研发的中国人研究员之一。已在全世界（主要申请国为日本、美国、中国）申请发明专利100多项，其中60多项专利已获授权，多次荣获技术发明社长奖（公司最高奖之一）等表彰。高性能的功能性电解液、高安全性隔膜材料、硅基负极材料等代表性研究成果（技术发明）已广泛在国内外的大型企业应用。2011年初全职回国工作。主持和承担国家科技部、国家自然科学基金委、福建省、厦门市及企业委托科研项目多项。主要研究方向为电化学（化学储能），研究内容包括：储能材料设计、合成及产业化；高性能锂离子电池及其电极的设计；锂离子电池用电解液和关联添加剂的开发；锂离子电池的生产工艺的开发；电动汽车用大型锂离子电池及新电池体系的研发、燃料电池等。