潘洪革教授课题组在过渡金属氧化物锂离子电池负极材料的研究方面取得新进展

过渡金属氧化物作为锂离子电池负极材料具有储量丰富、成本低廉、环境友好、安全性能高和抗腐蚀能力强等优点，近年来备受人们的关注，但其较差的循环稳定性和低的库伦效率阻碍了实际应用。纳米化和碳复合是改善过渡金属氧化物负极材料的有效途径，但这些方法分别存在制备困难、体积储能密度下降等缺点，不利于大规模商业化应用。针对这些问题，浙江大学材料学院金属材料研究所、硅材料国家重点实验室、浙江省电池新材料与应用技术研究重点实验室刘永锋教授和潘洪革教授与浙江大学电镜中心田鹤研究员、华南理工大学材料学院朱敏教授合作，通过在CO₂气氛下球磨LiH和Fe₂O₃的混合物，利用Fe₂O₃、LiH与CO₂在机械化学力作用下的氧化还原反应，成功在纳米晶Fe₂O₃(10 nm)表面共形包覆了一层1-3nm的Li₂CO₃层；同时，由于球磨过程重复的破碎和冷焊作用，共形包覆的Fe₂O₃进一步团聚为亚微米颗粒(400-800 nm)，这种共形包覆和分级结构共存的纳米晶Fe₂O₃具有良好的循环稳定性能和高倍率放电性能，其在100 mA/g的放电电流密度下，400个循环后的容量保持在975 mAh/g；在3000 mA/g的放电电流密度下，其放电容量达537 mAh/g，明显高于未包覆的纳米Fe₂O₃颗粒(311 mAh/g)。该分级、共形包覆技术具有制备过程简单，可控性好，效率高等优点，更重要的是，其可以扩展到NiO等其它过渡金属氧化物负极材料上，呈现出一定的普适性。这一研究成果为发展高容量、长寿命型过渡金属氧化物锂离子电池负极材料奠定了基础。

上述成果于2016年12月8日在线发表于Advanced Functional Materials (Highly Stable Cycling of Amorphous Li₂CO₃-coated α-Fe₂O₃ Nanocrystallines Prepared via a New Mechanochemical Strategy for Li-ion Batteries, Adv. Funct. Mater., DOI: 10.1002/adfm.201605011)，并被选为背底封面亮点论文。论文通讯作者为浙江大学材料学院刘永锋教授和潘洪革教授，第一作者为浙江大学材料学院博士生杨亚雄。上述研究工作得到了国家自然科学基金、科技部重大研究计划、教育部创新团队等的资助。