中科院發(fā)現(xiàn)三棱柱配體場正極材料結(jié)構(gòu)基因 為電池設(shè)計提供新材料基因

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。

關(guān)鍵詞： 中科院 基因 材料 電池設(shè)計 三棱柱配體場