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顶刊(IF=37):北航在层状金属氧化物重要成果!

来源:材料科学与工程微信公众号|

发表时间:2019-04-29

点击:9868

文章来源:综合自北航、纳米技术


4月22日,《Nature Nanotechnology》(IF=37.49,TOP一区)在线发表了层状金属氧化物领域取得的研究成果,文章通过实验和理论计算发现氧离子在层状氧化物材料中的扩散和激活比现有的认知更容易。


论文链接:https://www.nature.com/articles/s41565-019-0428-8



这项研究成果由物理学院刘利民教授与美国PNNL国家实验室Chongming Wang教授、北京工业大学闫鹏飞教授等合作,通过系统的透射电镜表征和第一性原理计算结合获得。该研究工作得到国家自然科学基金、牛顿高级学者基金、挑战计划和北航青年拔尖人才等项目资助。


层状氧化物正极材料具有很高的能量密度,有望替代目前商业化的正极材料而实现锂离子电池储能性能的突破。富锂层状正极材料的高容量源自其在充放电过程中激活氧离子的氧化还原,而不仅是利用过渡金属作为氧化还原粒子。激活氧离子的氧化还原反应需要较高的充电电压才能实现,因此往往造成严重的材料界面衰退现象,其中由材料表面的相变导致的材料界面衰退是一个非常重要的衰退机制。


该研究发现在层状氧化物中氧的扩散远比人们想象中的容易,氧离子在电池循环过程中的扩散流失导致材料内部形成了大量的纳米尺寸气泡,同时引发材料晶体结构的相变。这一机制深化了人们对氧离子在层状金属氧化物中的产生和扩散规律的理解,为优化锂离子电池正极材料稳定性提供了重要的研究基础。



刘利民教授自2017年9月加入北航物理学院以来,在金属氧化物缺陷领域先后发表了系列研究工作,其中在Nature子刊发表通信作者论文5篇,研究工作受到广泛关注。2006年获中国科学院金属研究所博士学位,导师叶恒强院士。2011年-2017年在北京计算科学研究中心任特别研究员,期间先后入选中组部第二届“青年qianren计划”,国家基金委首届“优青”基金资助。2017.9加入北航物理学院任研究员,博士生导师。2018年获得中英人才项目英国皇家协会牛顿高级学者基金。课题组主要研究能源材料物理,通过理论计算与实验相结合探索能源材料设计和服役中的基本物理化学问题。

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