1.P3-Na0.6O2 capas propiedades electroquímicas de óxido: curva de carga-descarga típico en (A) 0.1 C y 2,0 C tasa; rendimiento (B) cíclico en 0.1 C y la tasa de 2,0 C.
Figura 2. Comparación de nPDF y xPDF para los estados inicial y cargado de P3-Na0.6'Li0.2Mn0.8'O2
Figura 3. Análisis de la estructura del estado de carga basada en el refinamiento de la difracción de neutrones
Embedded de metales de transición óxidos estratificados (AMO2, A = Li + o Na +, M = metal de transición) es importante para una batería de iones de material de electrodo positivo de iones de litio / sodio. Tradicionalmente, la oxidación del metal de transición reduciendo reacción proporciona ion de-incrustación material durante la compensación de carga, por lo que la capacidad del material de electrodo positivo está limitado a un material de óxido en capas, el potencial redox del metal de transición. Sin embargo, este concepto tradicional como una rica óxido en capas de la batería de iones de litio de electrodo positivo de material de litio (estructura O3 Li 'LixM1-x'O2) descubrimientos desafiado. materiales ricos litio con ultra-alta capacidad específica reversible (300mAh / g), pero la fuente tiene la capacidad no sólo el óxido de metal de transición original de más explicaciones. muestra la investigación tanto que litio rica materiales laminares de oxígeno de celosía que participan en el proceso de las ganancias y pérdidas electrónicos, para proporcionar capacidad adicional. de hecho, no sólo el material de litio-rico, una serie de materiales de óxido en capas se pueden implementar para proporcionar compensación de carga de los procesos electroquímicos de oxígeno que intervienen en la capacidad extra. pero la forma de participar compensación de carga de oxígeno de celosía, se convierte en la forma de lograr un oxígeno monovalente reversible ha sido polémica en el sector caliente, y para aclarar la relación entre la estructura cristalina y el proceso de cambio de valencia iones de oxígeno que se explica La clave del mecanismo de reacción.
Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China / Laboratorio Nacional de Pekín para el grupo de Física de Materia Condensada (fichas) clave Laboratorio de Energía Limpia E01 de estudiantes de doctorado y otros contenidos escénico, bajo la dirección del Profesor Asociado Yu Xi humilde investigador Hu Yongsheng, etc., y el Laboratorio Nacional de Oak Ridge El Dr. Liu Jue, Dr. EE.UU. Brookhaven investigador nacional de laboratorios Huen Yuan y Yang Xiaoqing, Lawrence Berkeley investigador nacional de laboratorios Yang Wanli, Centro acelerador lineal, investigador de la Universidad de Stanford Liu Yi Jin y otros tipos de cooperación, mediante la dispersión de neutrones, la tecnología de la radiación sincrotrón y otros métodos de caracterización avanzada , estudio detallado del mecanismo de depósito de sodio (Fig. 1) de la batería de iones de sodio P3-Na0.6'Li0.2Mn0.8'O2 material de electrodo positivo y la reacción redox altamente reversible solamente con la participación de los iones de oxígeno para aclarar el material se someten a oxígeno reversible razones estructurales de cambio de precio. los resultados de la inducida por estructura estudio reversible aniónicos Redox Actividad en Na de óxido laminado cátodo, publicados en un Joule.
Función de distribución de técnicas experimentales (función de distribución de par de neutrones, nPDF) combinado con estudios de rayos X y difracción de neutrones del material de óxido cátodo P3 oxígeno por medio de equipo de investigación de neutrones implicados en la estructura cristalina antes y después de la reacción electroquímica con el oxígeno y relacionados el cambio estructural de corto alcance, un cambio estructural fue confirmada por el material a granel es oxígeno divalente puede conducir a inversor reversible. el método utilizado para estudiar el cambio estructura cristalina compensación de carga de oxígeno asociado es la primera vez, los resultados mostrados en la Figura 2. neutrones de difracción de polvo resultados de acabado (Fig. 3) indica que la estructura del material aún se está cargando después de que la estructura laminar de fase P, pero con el gran número equivocado de capas apiladas. después de terminar el oxígeno obtenido todavía está ocupando 1, después de la carga demostrado casi sin pérdida de oxígeno celosía encontrado por el análisis anterior, la estructura cristalina de las características materiales de precio cambiar su comportamiento tiene estructura reversible de oxígeno llave reguladora papel :. P que tiene la distancia entre capas (O3 fase opuesta), puede tolerar longitud del enlace OO cambio causada por la distorsión de celosía; mientras que la distancia entre capas de la eficaz en capas para inhibir el proceso de carga del catión (capas de metal alcalino se produce a la migración del material de estructura de espinela de litio-rico Cambiar), la estabilidad de la estructura en capas, de modo que la reacción de oxidación-reducción de iones de oxígeno de forma reversible.
El estudio desde la perspectiva de las estructuras de material dilucidado el mecanismo puede implementarse iones de oxígeno reacción redox reversible, para el diseño de un comportamiento de cambio de precio oxígeno reversible estable a alta tensión, de litio de alta capacidad / materiales de electrodos positivos de iones de sodio proporcionar una nueva forma, y también para la clase La investigación introdujo una función de distribución de pares de neutrones (nPDF) como una herramienta poderosa para ampliar la dimensión de investigación.
El trabajo de investigación apoyado por el Programa Nacional Clave Básico de Investigación y Desarrollo (973 programas), para apoyar a la Fundación Nacional de Ciencia Joven Sobresaliente, el Fondo Nacional de Ciencias Naturales para Creative Grupos de investigación y de la Academia China de Ciencias Cien Cerebros similares.
