车仁超AEM：新型“零应变”储锂负极材料

newbee

2020-04-08

“零应变”化合物是用于长期循环的理想储能材料，因为它们的体积变化可忽略不计，并大大减少了充放电过程中结构变化的恶劣影响。但是，目前的“零应变”化合物选择非常有限，并且其能量密度很低。为了解决这一挑战，复旦大学车仁超和青岛大学林春富等人探索了γ相Li_3.08Cr_0.02Si_0.09V_0.9O₄（γ-LCSVO）作为锂离子电池的负极化合物，他们发现了其在Li⁺插入-脱出过程中是“零应变”的，因此，其可用于稳定，高能量，快速充电和安全的Li⁺存储。

本文要点：

1） Li⁺依次插入γ-LCSVO的4c（1）和8d位点，但其最大晶胞体积变化仅为≈0.18％，Li⁺插入的平均应变仅为0.07％，是目前“零应变”化合物中最小的。

2） γ-LCSVO纳米线（γ-LCSVO-NW）和微米级颗粒（γ-LCSVO-MP）均表现出优异的循环稳定性，在10C下经过2000次循环后，其容量保持率分别为90.1％和95.5％。

3） γ-LCSVO-NW和γ-LCSVO-MP在0.1C时分别提供445.7和305.8 mAh g^-1的高可逆容量，在10C时仍然具有251.2和78.4 mAh g^-1。此外，γ-LCSVO具有约1.0 V的合适安全工作电位，远低于典型的“零应变” Li₄Ti₅O₁₂（约1.6 V）的工作电位。

Guisheng Liang, et al. Conductive Li3.08Cr0.02Si0.09V0.9O4 Anode Material: Novel “Zero‐Strain” Characteristic and Superior Electrochemical Li+ Storage, Adv. Energy Mater. 2020

DOI: 10.1002/aenm.201904267

https://doi.org/10.1002/aenm.201904267