报告题目：聚阴离子化合物锂电池负极材料

报告时间：2024年9月5日（星期四）13：30

报告地点：理学院B315

主办单位：理学院

报 告 人：刘瑶

报告人简介：

刘瑶，博士，博导，研究员。2019年06月毕业于复旦大学化学系，获理学博士学位，随后赴美国华盛顿大学从事研究工作。2023年03月人才引进至上海应用物理研究所。担任能源材料与化学部创新型储能电池研究组组长。研究方向为能源储存与转化的基础及应用研究。相关研究结果已经发表SCI论文50余篇，包括Angew. Chem. Int. Ed.，Chem，Adv. Energy Mater.，ACS Energy Lett.，Sci. China Chem.，Acta Phys. -Chim. Sin.等，他引超4500次，H-index因子30；申请发明专利10项。作为项目负责人承担了包括国家自然科学基金青年项目、中国科学院引才青年项目、上海市国际合作项目。入选教育部海外青年人才、中国科学院海外青年人才，上海市海外青年人才，浦江学者。

报告内容简介：

通过在传统过渡金属氧化物材料中引入聚阴离子基团，如GeO₄，改变过渡金属原子周围的配位环境和d轨道的电子状态，设计合成了一系列低工作电位、高容量、长循环的聚阴离子负极材料。例如，在钛（Ti）基氧化物材料中引入GeO₄根，合成得到了Li₂TiGeO₅材料。通过原位包碳技术得到了碳包覆Li₂TiGeO₅复合材料。其作为锂离子电池负极材料表现出高容量（691 mAh/g）、低工作电位（0.5 V vs. Li/Li+）、高循环稳定性（600圈，容量保持率91%）。通过原位X射线衍射谱（XRD）、同步辐射X射线近边吸收精细谱（XNAFS）结合第一性原理计算确认了其储锂机制为嵌入-转化反应。原位生成的导电产物TiO和导锂离子产物Li₂O保证其优异的电化学性能。同样的策略在铌（Nb）基过渡金属氧化物材料中也得到了验证。通过固相法合成得到了LiNbGeO₅材料，该材料表现出785 mAh/g可逆容量、低工作电位（0.4 V vs. Li/Li+）以及优异的循环稳定性（5000圈，容量保持率近100%）。该负极材料与高电压正极材料匹配组装的全电池表现出368 Wh/kg能量密度和618.7 W/kg功率密度。对其储锂机理的深入研究结果表明，原位生成的锂离子导体LiNbO₃保证了该材料优异的倍率性能和超高的循环稳定性。以上研究结果表明在过渡金属氧化物中引入聚阴离子基团，可以有效调控过渡金属化合物的工作电位，提升材料的储锂容量，降低氧化还原电位，进而提升锂离子电池的能量密度。