无定型金属氧化物锂离子电池负极材料的微结构表征

　　高性能锂离子电池(LIBs)被认为是一种有前景的能量存储技术，来满足现代社会中电子设备日益增长的性能需求。然而，现有的商业石墨负极材料已经接近其有限的理论值，无法在下一代LIBs中实现更高的能量和功率密度。因此，设计和开发大容量、高倍率、超长循环寿命的优异负极材料是非常迫切的。过渡金属氧化物(TMOs)作为一类重要的功能材料，因其固有的安全性和在转换型反应中具有较大的锂存储容量等优点而备受关注。虽然，针对TMOs锂离子电池负极材料研究的工作已经取得了重大进展，但是在实际中仍然存在着倍率性能差以及首次不可逆的容量衰减等问题。通常认为，电极材料的结构与组成在对提高锂离子电池性能中扮演着决定性的角色。北京理工大学一个研究小组通过设计Ni/MoO_2-δ模型电极材料，并通过北京同步辐射装置（BSRF）1W1B-XAFS实验站的X射线吸收谱技术对改材料的结构与组成以及可能的机理过程进行了表征分析，旨在解决TMOs锂离子电池负极材料中存在的倍率性能差以及首次不可逆的容量衰减等共性问题。 

　　图 1 (a) Ni/MoO_2-δ及钼基标样的同步辐射精细吸收谱和(b)对应的半波能量和钼氧化态之间的关系；Ni/MoO_2-δ及钼基标样的k空间(c)及R空间图(d)。 

　　该研究小组利用共沉淀的策略，结合后续精确控制煅烧时间，制备了Ni/MoO_2-δ的复合材料。由于MoO_2-δ是无定型结构，研究小组X-射线精细吸收技术分析了MoO_2-δ的价态及无定型结构特征(图1)。其次，针对Ni组分催化氧化锂可逆分解的实验内容，通过X-射线精细吸收技术检测了Ni组分在充放电前后的信息。相关研究成果发表在Journal of Material Chemistry A 7 (2019), 17570-17580。 

　　发表文章： 

　　Tao Meng, Jinwen Qin, Zhen Yang, Lirong Zheng and Minhua Cao* Significantly improved Li-ion diffusion kinetics and reversibility of Li₂O in a MoO₂ anode: the effects of oxygen vacancy-induced local charge distribution and metal catalysis on lithium storage. Journal of Material Chemistry A 7 (2019), 17570-17580.