1. 程式人生 > 資訊 >中科院深圳先進院等發現新電池材料設計基因

中科院深圳先進院等發現新電池材料設計基因

5 月 15 日訊息 據中國科學院網站,近日,中國科學院深圳先進技術研究院整合技術研究所功能薄膜材料研究中心研究員唐永炳團隊聯合泰國同步輻射光源研究所研究員 Kidkhunthod 等人,發現了具有三稜柱配體場的正極材料結構基因(TMO6,TM 為過渡金屬原子)。

瞭解到,相關研究成果以 K-Ion Battery Cathode Design Utilizing Trigonal Prismatic Ligand Field 為題,發表在 Advanced Materials 上。

據介紹,電池材料的結構基元不僅直接構成了晶體結構,而且決定了其電子結構,尤其是氧化還原中心的電子軌道分裂。因此,結構基元影響電池材料的本徵物化特性,被視為材料設計基因。現有的晶體電池材料大部分含有 TMO6

基元,且為八面體構形,這限制了電池材料的合理設計。但傳統理論認為另一種六配位構型 —— 三稜柱,由於損失較多的晶體場穩定能與較大的配體互斥作用,難以承受電池材料充放電過程中的電荷擾動和離子嵌脫。

該研究中,研究人員研發出一種新型鉀離子電池正極材料 ——K2Fe(C2O4)2,並發現了可逆的三稜柱 TMO6 結構基因。通過原位同步輻射等技術,獲得了材料局域結構演變的清晰影象,驗證了三稜柱 TMO6 結構基因的可逆性和穩定性。該研究為電池材料理性設計提供了新材料基因。

▲K2Fe(C2O4)2 正極材料的三稜柱 TMO6 結構基因與電化學過程中局域結構演變 | 圖源:中國科學院網站