新能源汽車(chē)發(fā)展越來(lái)越快，其續(xù)航里程對(duì)能量密度的需求居高不下，而制約電池高容量的瓶頸在于正極材料的突破，當(dāng)下使用的LiFePO₄、LiMn₂O₄、三元材料等由于只有過(guò)渡金屬離子參與氧化還原反應(yīng)，能量密度目前逐漸達(dá)到瓶頸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足當(dāng)下儲(chǔ)能器件的要求，因此迄待開(kāi)發(fā)出性能更進(jìn)一步的新型正極材料。

目前，陰離子氧化還原反應(yīng)是提高正極材料能量密度的有效策略之一。這是由于普通鋰離子電池通過(guò)陽(yáng)離子氧化還原工作，隨著鋰的插入或移除，金屬離子會(huì)改變其氧化態(tài)。在這一插入框架內(nèi)，每個(gè)金屬離子只能存儲(chǔ)一個(gè)鋰離子。然而，在當(dāng)前正極材料發(fā)展方向之一的富鋰錳基層狀氧化物中不僅具有傳統(tǒng)過(guò)渡金屬陽(yáng)離子參與氧化還原反應(yīng)，陰離子也會(huì)進(jìn)一步提供電荷補(bǔ)償，在充放電過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)陽(yáng)離子與陰離子共同參與電荷補(bǔ)償，因此富鋰正極可以存儲(chǔ)的數(shù)量更多，研究人員將此歸因于陰離子氧化還原機(jī)制。不過(guò)由于陰離子的參與使得循環(huán)穩(wěn)定性差，長(zhǎng)循環(huán)電壓衰退顯著以及電壓滯后等問(wèn)題，大大阻礙了陰離子氧化還原的商業(yè)化進(jìn)展。

目前，對(duì)于陰離子氧化還原反應(yīng)的機(jī)理仍處于研究探討階段，在7月24~26日即將在成都舉辦的“2023新能源粉體材料暨鈉離子電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展論壇”上，將由來(lái)自中國(guó)科學(xué)院物理研究所的王兆翔研究員分享報(bào)告“正極材料中的陰離子氧化還原與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性”，報(bào)告將介紹本研究組近年來(lái)在促進(jìn)陰離子氧化以獲得更高容量的正極材料、調(diào)控陰離子氧化還原以提高氧化物正極材料循環(huán)穩(wěn)定性和從陰離子氧化還原角度理解正極材料的電化學(xué)行為方面的研究進(jìn)展。

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報(bào)告人簡(jiǎn)介

王兆翔，中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員，博士生導(dǎo)師。1998年在中科院物理研究所獲得凝聚態(tài)物理專(zhuān)業(yè)理學(xué)博士學(xué)位，隨后赴日本三重大學(xué)(1998) 、英國(guó)圣安德魯斯(St Andrews)大學(xué)(1999)和美國(guó)密西根(Michigan)大學(xué)(2000)做博士后研究。2000年回到物理研究所后，一直從事與二次電池材料及器件相關(guān)的研究工作。主要研究方向包括二次電池材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能預(yù)測(cè)、材料合成與表征、電子離子在電池材料中的輸運(yùn)，電極材料與電解質(zhì)的相互作用、材料內(nèi)部及表面發(fā)生的物理化學(xué)過(guò)程等。

連續(xù)三期承擔(dān)完成國(guó)家973計(jì)劃項(xiàng)目(每期5年)、承擔(dān)國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目10余項(xiàng)，作為第一作者或通訊作者在EES，Angew. Chem. Int. Ed.，Adv. Energy Mater.，JACS等期刊發(fā)表SCI研究論文240余篇，論文他引20000余次。目前個(gè)人H-index為69。作為第一作者為2部英文專(zhuān)著和5部中文專(zhuān)著撰寫(xiě)9章約40萬(wàn)字。培養(yǎng)博士研究生30余名。

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