高比容量負(fù)極材料是鋰離子電池能量/功率密度提升的關(guān)鍵材料，是先進(jìn)鋰離子電池發(fā)展和應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。然而，以硅、二氧化錫和過渡金屬氧化物等為代表的高比容量負(fù)極材料在充放鋰過程中會(huì)伴隨著電極體積膨脹和收縮，從而造成電極結(jié)構(gòu)的坍塌與破壞，導(dǎo)致其循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能較差，限制了高比容量負(fù)極材料的發(fā)展和商業(yè)化應(yīng)用。近日，浙大材料學(xué)院姜銀珠副教授所負(fù)責(zé)的電池材料研究組以合金化/轉(zhuǎn)化機(jī)理負(fù)極材料體系作為主要研究對(duì)象，創(chuàng)新性的從原子遷移和微結(jié)構(gòu)演變角度出發(fā)，首次在SnO2-Fe2O3-Li2O致密電極體系通過構(gòu)建高比容量負(fù)極材料“空間限域”儲(chǔ)放鋰模式，從而抑制在儲(chǔ)放鋰過程中大量自發(fā)的原子遷移以及造成的電極微結(jié)構(gòu)演變和破壞，獲得了兼具高質(zhì)量/體積比容量、優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性及大功率密度的鋰離子電池負(fù)極材料。同時(shí)與我院金傳洪教授、劉嘉斌副教授和中國科技大學(xué)吳長征教授等人合作利用高分辨電鏡和原位表征手段探討了“空間限域”儲(chǔ)放鋰微觀行為和電極結(jié)構(gòu)演變機(jī)制。這一研究成果為高比容量負(fù)極材料的研究、發(fā)展和應(yīng)用提供了新思路。該工作于近日發(fā)表于Energy & Environmental Science。博士生李勇同學(xué)是該工作的共同第一作者。(2015 Advance Article，DOI: 10.1039/C5EE00314H，http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/ee/c5ee00314h)。
圖1致密電極體系“空間限域”儲(chǔ)放鋰模型及電極性能對(duì)比
此外，姜銀珠副教授研究組近期還在電池負(fù)極材料領(lǐng)域獲得了一系列研究成果：首次證實(shí)了非晶Fe2O3材料在儲(chǔ)放鋰過程的優(yōu)勢，獲得具有優(yōu)異電化學(xué)性能的非晶態(tài)電極材料；探討了系列過渡金屬氧化物和Sb2O3作為鈉離子電池負(fù)極材料的可行性和儲(chǔ)鈉機(jī)理；并與劉嘉斌副教授合作開展了二維FeS作為鋰離子電池電極的研究工作。相關(guān)成果分別發(fā)表在Nano Energy 4 (2014) 23-30，Nano Energy 5 (2014) 60-66（封底文章），Journal of Materials Chemistry A (2015, DOI: 10.1039/C4TA07031C)，ACS Applied Materials & Interfaces 6 (2014) 19449-19455，Journal of Power Sources 282 (2015) 1-8。博士生張丹、李勇、胡梅娟同學(xué)分別為相關(guān)論文的第一或共同第一作者。
上述工作的理論計(jì)算得到我院陸?豪副教授的幫助，以及國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、浙江省科技廳公益科研項(xiàng)目、德國洪堡基金會(huì)設(shè)備基金、紫金計(jì)劃項(xiàng)目的資助與支持。
