近日,中國科學院深圳先進技術(shù)研究院集成技術(shù)研究所功能薄膜材料研究中心研究員唐永炳團隊聯(lián)合泰國同步輻射光源研究所研究員 Kidkhunthod 等人,發(fā)現(xiàn)了具有三棱柱配體場的正極材料結(jié)構(gòu)基因(TMO6,TM 為過渡金屬原子)。
IT之家了解到,相關(guān)研究成果以K-Ion Battery Cathode Design Utilizing Trigonal Prismatic Ligand Field為題,發(fā)表在Advanced Materials上。
據(jù)介紹,電池材料的結(jié)構(gòu)基元不僅直接構(gòu)成了晶體結(jié)構(gòu),而且決定了其電子結(jié)構(gòu),尤其是氧化還原中心的電子軌道分裂。因此,結(jié)構(gòu)基元影響電池材料的本征物化特性,被視為材料設(shè)計基因。現(xiàn)有的晶體電池材料大部分含有 TMO6基元,且為八面體構(gòu)形,這限制了電池材料的合理設(shè)計。但傳統(tǒng)理論認為另一種六配位構(gòu)型 —— 三棱柱,由于損失較多的晶體場穩(wěn)定能與較大的配體互斥作用,難以承受電池材料充放電過程中的電荷擾動和離子嵌脫。
該研究中,研究人員研發(fā)出一種新型鉀離子電池正極材料 ——K2Fe(C2O4)2,并發(fā)現(xiàn)了可逆的三棱柱 TMO6結(jié)構(gòu)基因。通過原位同步輻射等技術(shù),獲得了材料局域結(jié)構(gòu)演變的清晰圖像,驗證了三棱柱 TMO6結(jié)構(gòu)基因的可逆性和穩(wěn)定性。該研究為電池材料理性設(shè)計提供了新材料基因。