Figure 1. Performances électrochimiques des oxydes en couches P3-Na0.6O2: (A) Courbes de charge et de décharge typiques à des vitesses de 0,1 C et 2,0 C (B) Performance du cycle à des vitesses de 0,1 C et 2,0 C.
Figure 2. Comparaison de nPDF et de xPDF pour les états initiaux et chargés de P3-Na0.6'Li0.2Mn0.8'O2
Figure 3. Analyse de la structure de l'état de charge basée sur le raffinement de la diffraction des neutrons
L'oxyde de transition métallique à transition intrinsèque (AMO2, A = Li + ou Na +, M = métal de transition) est un important matériau de cathode de batterie lithium ion / ion sodium. Traditionnellement, la réaction redox des métaux de transition assure la désintercalation ionique Par conséquent, la capacité du matériau de cathode est limitée par la capacité d'oxydoréduction du métal de transition dans le matériau d'oxyde stratifié.Ce concept conventionnel n'est cependant pas satisfait du matériau de cathode d'oxyde stratifié riche en lithium au lithium-ion (structure O3 Li). 'LixM1-x'O2). Le matériel riche en lithium a la capacité réversible ultra-élevée (300mAh / g), mais la source de cette capacité ne peut pas être expliquée par le redox de métal de transition seulement. Un grand nombre d'études a montré que riche en lithium L'oxygène réticulaire dans les matériaux stratifiés implique des gains et des pertes dans les processus énergétiques pour fournir une capacité supplémentaire En fait, non seulement les matériaux riches en lithium, mais aussi les matériaux riches en lithium peuvent implémenter un processus électrochimique. Cependant, comment l'oxygène du réseau participe à la compensation de charge, comment parvenir à un changement réversible du prix de l'oxygène a toujours été un sujet brûlant dans le débat, et clarifier la relation entre la structure cristalline et le processus de changement de prix La clé du mécanisme de réaction.
Institut de physique, Académie chinoise des sciences / Beijing Laboratoire national de matière condensée (puces) Laboratoire clé de l'énergie propre groupe E01 d'étudiants de doctorat et d'autres contenus scénique, sous la direction du Professeur associé Yu Xi humble chercheur Hu Yongsheng, etc., et Oak Ridge National Laboratory Le Dr Liu Jue, le Dr US chercheur de laboratoire national Brookhaven Huen Yuan et Yang Xiaoqing, le laboratoire national Lawrence Berkeley chercheur Yang Wanli, accélérateur linéaire Center, chercheur de l'Université de Stanford Liu Yi Jin et autres formes de coopération, par diffusion de neutrons, la technologie de rayonnement synchrotron et d'autres méthodes de caractérisation avancées , l'étude détaillée du mécanisme de retenue de sodium (Fig. 1) sodium P3-Na0.6'Li0.2Mn0.8'O2 ion matériau d'électrode positive et la réaction d'oxydo-réduction hautement réversible seulement avec la participation des ions oxygène pour clarifier le matériau subit oxygène réversible raisons structurelles de changement de prix. les résultats de l'activité réversible anionique Redox Induced structure d'étude en Na couches d'oxyde cathode, publié dans un Joule.
fonction de distribution de techniques expérimentales (fonction de distribution de paires de neutrons, nPDF) combinée à rayons X et les études de diffraction des neutrons du matériau d'oxyde de cathode à oxygène P3 par l'intermédiaire d'équipe de recherche de neutrons impliqués dans la structure cristalline avant et après la réaction électrochimique avec l'oxygène et connexe le changement structurel à courte portée, un changement de structure a été confirmée par le matériau en vrac est un oxygène divalent peut conduire à onduleur réversible. la méthode utilisée pour étudier la compensation de charge de l'oxygène lié au changement de la structure cristalline est la première fois, les résultats présentés sur la figure 2. diffraction de poudre aux neutrons résultats de finition (fig. 3) indique que la structure du matériau est toujours en charge après que la structure lamellaire en phase P, mais avec le mauvais grand nombre de couches empilées. après la fin de l'oxygène obtenu occupe toujours 1, après le chargement avéré presque sans perte d'oxygène de réseau trouvé par l'analyse ci-dessus, la structure cristalline des caractéristiques matérielles de prix modifier son comportement a une structure réversible de l'oxygène rôle clé de régulation :. P ayant la distance intercouche (phase opposée O3), peuvent tolérer des changements de longueur de la liaison OO causée par la distorsion de réseau, tandis que la distance entre les couches du stratifié efficace pour inhiber le processus de charge du cation (couches de métal alcalin se produit à la migration du matériau de structure spinelle riche en lithium Changer), la stabilité de la structure en couches, de sorte que la réaction d'oxydation-réduction des ions d'oxygène de manière réversible.
L'étude du point de vue des structures matérielles élucidé le mécanisme peut être mis en oeuvre ions oxygène réaction d'oxydo-réduction réversible, pour la conception d'un comportement de changement de prix réversible stable d'oxygène à haute tension, de lithium / ion sodium de grande capacité des matériaux d'électrodes positives de fournir un nouveau moyen, également pour la classe cette étude présente un outil puissant pour la fonction de distribution de neutrons (nPDF), élargit la dimension de la recherche.
Les travaux de recherche soutenu par le programme de recherche et de développement national clé de base (Programme 973), pour soutenir la National Science Foundation exceptionnelle jeunesse, Fonds national des sciences naturelles pour les groupes de création artistique et de l'Académie chinoise des sciences Cent Talents comme.
