新材料学院2020年10月12日讯，我院潘锋教授团队发表锂电池界面结构化学研究总结的教程类综述（TUTORIAL REVIEW）。
正极材料是提高锂离子电池能力密度和安全性能的关键。在大量被报道的锂离子电池正极材料中，橄榄石结构的磷酸铁锂（LiFePO4），尖晶石结构的锰酸锂（LiMn2O4）和层状结构的过渡金属氧化物（LiMO2，M=Mn或/和Co或/和Ni）广泛应用在便携式电子设备，电动交通工具以及大规模储能等领域。这些产业正在应用正极材料都是通过结构基元（例如LiO6、MO6八面体）的有序排列得到的，因此材料的微观结构对于材料的性能有着决定性的影响。因此，正极材料的结构与性能之间的关联是近年来研究者关注的焦点。值得注意的是，表面相较于体相所占的比例较低，因而其化学/电化学信息常常被体相信息所掩盖。然而，作为电荷交换发生的区域，材料的表/界面结构对于电池性能有着不可忽视的作用。
北京大学深圳研究生院新材料学院潘锋课题组近年来的从界面结构化学的角度及相关的理论和实验方法系统研究了产业正在应用的四种正极材料表/界面的结构及重构模式，取得了重要进展，发表了几十篇界面结构与性能的机理文章，并对这些工作进行了系统的总结，近期在国际化学和材料领域知名综述期刊Chemical Society Reviews上发表了题为“Harnessing Surface Structure to Enable High-Performance Cathode Materials for Lithium-ion Batteries”的教程类综述性（发表TUTORIAL REVIEW））文章（Chemical Society Reviews, 2020, 49, 4667 – 4680，影响因子=42.8）。
图1 四种正极材料的结构基元和链接
文章系统介绍了几种不同类型的界面重构对于锂离子电池正极材料性能的影响，从表面改性提高容量发挥、重构固-液界面、表面去极化以及表面保护这四个方面阐述了表/界面的结构与正极材料性能之间存在的内在关联，展示了不同表面结构是如何提高材料容量发挥，材料的离子电导率、电子电导率以及界面结构稳定性。并在原子尺度上解释了锂离子如何在表面扩散，为什么表面结构对材料由如此关键的影响，如何设计优良的界面等问题，最后还对正极材料的现有成果进行了总结，并对未来发展进行了与展望。
图2 各种不同类型的界面重构对于材料性能的影响
这项工作由潘锋教授指导完成，第一作者是杨卢奕博士。该工作得到国家材料基因工程重点研发计划、广东省重点实验室和深圳市科技创新委员会等项目的大力支持。
链接：https://DOI:10.1039/d0cs00137f
