新年伊始,我有幸能够跟随邱报师兄等参加Nature conference 在深圳所举办的《Nature Conference on Materials Electrochemistry;Fundamentals & Applications》会议 ,在聆听业界各位“大牛”学者在专业方面取得的丰硕成就的同时也感受到了老一辈研究人员不懈努力、敢为人先的人格魅力。通过这几天的学习,我对动力电池的发展现状和未来发展趋势有了进一步的了解。这些收获为我后续课题研究方向上的研究提供了有效的指导。
1月13号上午,作为本次会议的主办方南方科技大学的校领导首先对南方科技大学这所新兴的大学进行了介绍,让我们了解了以素质教育为背景所成立。当然接下来的Plenary Talk 拉开的本次会议的帷幕,Jens K. Nørskov (Stanford University, USA, Electrocatalysis):以CATALYSIS FOR SUSTAINABLE PRODUCTION OF FUELS AND CHEMICALS 为主题介绍电催化在能源动力方面的应用,尤其电催化在氢氧燃料电池方面的进展。氢氧燃料电池作为新能源的代表一直以来是研究者们不断寻求突破的课题,Jens K. Nørskov电化学反应原理出发深刻的为我们展示其未来的发展趋势。
本次会议与自己课题比较相关的报告主要集中当天下午,以Anionic redox chemistrtry为主题的关于富锂正极材料的研究进展与未来趋势在第一分会场举行,以William Chueh(ANION REDOX & TRANSITION METAL MIGRATION IN LAYERED OXIDES)、Zhengwen Fu (ANTISITE OCCUPATION INDUCED SINGLE ANIONIC REDOX CHEMISTRY AND STRUCTURAL STABILIZATION OF LAYERED SODIUM CHROMIUM SULFIDE)、Dingguo Xia (THEORY AND APPLICATIONS OF ANIONIC REDOX IN LI-ION BATTERIES CATHODE MATERIALS)Bao Qiu(UNDERSTANDING LITHIUM-RICH LAYERED OXIDE CATHODE MATERIALS FROM SURFACE AND BULK MODIFICATION)Xiqian Yu ( LAYERED OXIDE CATHODEMATERIALS FOR HIGH ENERGY DENSITY LITHIUM IONBATTERIES)等五人的报告为主题分别从富锂正极材料的电化学过程与晶格氧,即阴离子氧化还原对于富锂正极材料性能的影响,晶格氧在充放电过程中的氧化还原是富锂正极材料相对于三元材料等传统正极材料具备跟高的容量密度与能量密度的来源。
但是高能量密度的代价是整个材料的稳定性很差,进而使得富锂正极材料具备较大的电压降与容量衰减,大大限制了富锂正极材料的商业化进程。目前晶格氧参与电化学补偿已经被研究者们通过各种手段所证实,但是对于晶格氧的调控是目前急需解决的问题,从本次主题报告中大家目前更多的从研究阴离子是否参与氧化还原过渡到对于晶格氧参与电荷补偿如何量化以及调控等方面,以夏定国老师为例,其以Li2RuO3为研究主体针对重点研究晶格氧在材料中的作用,尝试降低晶格氧的活化平台。虽然其研究的材料对于商业化用处不大,但是通过简单的体系对阴离子氧化还原进行解析,从而为其它体系提供指导意见,当然未来富锂正极商业化还是集中在过渡金属体系,xLi2MnO3·(1-x)LiMO2 (M=Ni, Co, Mn)相比于其他体系显得更为复杂,但是其也是富锂商业化必须进研究的方向,其中过渡金属与阴离子之间的相互作用是目前我们课题组研究的方向,通过调节不同过渡金属的比例来调控晶格氧的活性,以达到调控富锂锰基正极材料的稳定性,当然这个过程是复杂的。涉及到晶体结构的变化以及更深层次的表征手段才能表现出来,如富锂材料在循环过程中体相晶体结构是怎样变化的,目前对于容量衰减以及电压降等问题传统的观点主要集中在“ layer to spinel”晶体结构的转化,而更深层次的影响因素,譬如体相结构的变化和缺陷的存在等问题是未来必需要解决的问题。所以本次Anionic redox chemistrtry主旨报告点明未来研究的热点。
这次会议对于目前用于材料的先进的表征手段进行了较为详细的介绍其中较为吸引人的是燕山大学的老师关于原位TEM 在电化学过程中应用较为吸引人,其通过动态的观测过程生动表现出电池材料在充放电过程中结构的变化过程,通过这一技术我们能够更好的理解结构的改变是如何改变性能的。
最后特别感谢刘老师和夏老师给予的参会学习机会,使我深刻了解了目前国内外动力电池材料领域的发展形势以及领域内存在的急待解决的问题;更是全方位地学习到了动力电池材料的开发不仅仅要从材料本身的结构和性能上考虑,同时也要考虑消费者习惯、市场的个性化需求等方面的因素,只有这样才能设计出更加人性化,更加具有实用价值的电极材料