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【原創(chuàng)】多金屬協(xié)同效應(yīng)如何優(yōu)化鋰電池負(fù)極材料儲(chǔ)鋰性能?——對(duì)話沈陽工業(yè)大學(xué)史發(fā)年教授


來源:中國粉體網(wǎng)   長安

[導(dǎo)讀]  中國粉體網(wǎng)邀請(qǐng)到了沈陽工業(yè)大學(xué)史發(fā)年教授做客“對(duì)話”訪談欄目,向我們介紹多金屬協(xié)同效應(yīng)如何優(yōu)化鋰離子電池負(fù)極材料的儲(chǔ)鋰性能。

中國粉體網(wǎng)訊  作為鋰離子電池關(guān)鍵材料之一,負(fù)極材料對(duì)鋰離子電池的最終性能起著至關(guān)重要的作用。2023年2月9-10日,由中國粉體網(wǎng)主辦的“先進(jìn)負(fù)極材料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”于山東青島隆重召開。會(huì)議期間,針對(duì)各類負(fù)極材料的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)與國內(nèi)外市場(chǎng)狀況,我們邀請(qǐng)到業(yè)內(nèi)專家學(xué)者、優(yōu)秀企業(yè)代表做客“對(duì)話”欄目,進(jìn)行訪談交流。

前言:目前商品化的負(fù)極材料的比容量非常低,而在研的高比容量負(fù)極材料存在充放電循環(huán)穩(wěn)定性差的問題。


協(xié)同效應(yīng)為一種化學(xué)現(xiàn)象,又稱增效作用;瘜W(xué)領(lǐng)域的雙金屬或多金屬協(xié)同效應(yīng),指的是摻雜兩種或多種金屬產(chǎn)生的性能高于其任何一種成分單獨(dú)存在時(shí)產(chǎn)生的性能。這些性能可能指化學(xué)性能。比如催化活性,或者催化壽命的提高。普遍認(rèn)為催化協(xié)同效應(yīng)的產(chǎn)生是源自混雜多于一種活性金屬;或是給質(zhì)子位置的產(chǎn)生;或者是納米顆粒上表面形貌的改變?cè)斐傻碾娮咏Y(jié)構(gòu)的改變。


本期,中國粉體網(wǎng)邀請(qǐng)到了沈陽工業(yè)大學(xué)史發(fā)年教授做客“對(duì)話”訪談欄目,向我們介紹多金屬協(xié)同效應(yīng)如何優(yōu)化鋰離子電池負(fù)極材料的儲(chǔ)鋰性能。



史發(fā)年,沈陽工業(yè)大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師,工學(xué)博士,中國能源學(xué)會(huì)能源與環(huán)境專業(yè)委員會(huì)委員,全國材料新技術(shù)發(fā)展研究會(huì)第一屆理事會(huì)常務(wù)理事。


研究方向:高比容量長循環(huán)壽命鋰離子電池電極材料設(shè)計(jì);納米多孔半導(dǎo)體光催化劑材料設(shè)計(jì);廢棄生物質(zhì)回收與功能化研究;多元金屬配位聚合物制備和結(jié)構(gòu)精修。

粉體網(wǎng):請(qǐng)您先簡單介紹一下您課題組在電池負(fù)極材料方面的科研工作。


史發(fā)年教授:我們目前在鋰離子電池負(fù)極材料方面的研究相對(duì)還是比較基礎(chǔ),主要是做一些下一代新的負(fù)極材料的研究。我們目前發(fā)表文章比較多,比如2022年我們發(fā)表了20來篇SCI論文,有4篇論文獲得高被引。我們其實(shí)非常想做負(fù)極材料的應(yīng)用研究,但是應(yīng)用需要研究積累,一定要積累。尤其是我們新入職了很多年輕的博士到我們團(tuán)隊(duì),所以這些研究需要幾年的積累以后才能有應(yīng)用的可能。


但是我本身呢,回國差不多有8年了,我期望,對(duì)于我本人來說,在2023年能夠有應(yīng)用方面的突破。因?yàn)槲覀円郧白龅亩际且恍┛v向的項(xiàng)目,現(xiàn)在打算做橫向項(xiàng)目,比如跟企業(yè)合作這方面的一些突破。


粉體網(wǎng):您在研究中,經(jīng)常用到的電池負(fù)極協(xié)同改性金屬元素有哪些?


史發(fā)年教授:我們首先選擇一些變價(jià)金屬元素,比如鈷;還有一些比較廉價(jià)的,比如鐵、錳。但是由于我們講究協(xié)同效應(yīng),就是說,如果一個(gè)結(jié)構(gòu)都是變價(jià)的,在氧化還原反應(yīng)中,它的結(jié)構(gòu)就會(huì)變掉,骨架就會(huì)發(fā)生坍塌。所以我們現(xiàn)在也在想使用一些電化學(xué)惰性的金屬元素,比如稀土元素,像鑭、鈰、釔這些比較穩(wěn)定的金屬元素,搭配電化學(xué)活性的金屬元素,像鈷、鐵、錳等等,合成一些新的化合物。


這里面不同的金屬元素起的作用不一樣。比如鐵、鈷,它們負(fù)責(zé)電化學(xué)活性,負(fù)責(zé)氧化還原反應(yīng);稀土元素,像鑭、鈰、釔等等,它們不是變價(jià)的金屬元素,它們就負(fù)責(zé)骨架的穩(wěn)定性。


以上,就是我們比較常用的金屬元素。


粉體網(wǎng):在您的研究過程中,您覺得哪種高比容量負(fù)極材料比較有發(fā)展前景?


史發(fā)年教授其實(shí)目前,還是感覺硅或者碳包硅,它們確實(shí)比容量很高,成本也比較低,F(xiàn)在當(dāng)然它也有一些問題,如果解決它的穩(wěn)定性問題,還是比較有前景的。


粉體網(wǎng):對(duì)于最近比較火的硅基負(fù)極材料,您有沒有相關(guān)方面的研究?


史發(fā)年教授:我一直有這方面的想法,現(xiàn)在硅基負(fù)極做的人很多,其實(shí)我們?nèi)绻麤]有想好就去做的話,只能做追隨者,很難超越。所以如果要做硅的話,我覺得一定要有一個(gè)很好的切入點(diǎn),這個(gè)切入點(diǎn)最好就是沒有人做過,我們覺得這方面確實(shí)有突破,然后我們就去做。


粉體網(wǎng):您近期來,側(cè)重的科研工作有哪些進(jìn)展呢?


史發(fā)年教授:我們科研工作主要還是集中在MOF材料,以及MOF材料作為前驅(qū)體轉(zhuǎn)化為金屬氧化物復(fù)合材料,用它來做負(fù)極材料。


(中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安)

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作者:長安

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