在中美學(xué)者的共同努力下，中國(guó)散裂中子源（CSNS）第一篇用戶實(shí)驗(yàn)科學(xué)成果文章近日在《納米能量》雜志上線。該研究在鋰離子電池正極材料結(jié)構(gòu)特性和形成機(jī)理方面取得新進(jìn)展。
鋰離子電池作為新一代電池，具有重量輕、比能量高、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，應(yīng)用極為廣泛。在所有的鋰離子電池正極材料中，含有過渡金屬鎳、錳和鈷的三元層狀氧化物材料是非常具有應(yīng)用前景的正極材料。然而，該類材料普遍存在影響材料充放電性能的鋰鎳反位結(jié)構(gòu)缺陷，X射線衍射等實(shí)驗(yàn)方法難以對(duì)這種結(jié)構(gòu)缺陷進(jìn)行精確確定。
利用中子對(duì)鋰原子和鎳錳鈷過渡金屬原子均非常敏感的特性，中國(guó)散裂中子源與北京大學(xué)深圳研究生院合作組成聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，在CSNS通用粉末衍射譜儀和美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院的BT1中子衍射儀上對(duì)一系列三元材料的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了精確的表征，建立了三元材料體系中反位缺陷隨過渡金屬組分的變化規(guī)律，提出了材料中鋰鎳反位與三角晶格阻挫結(jié)構(gòu)特征之間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系的觀點(diǎn)，并從這一新穎的角度對(duì)鋰鎳反位缺陷結(jié)構(gòu)的形成作了自洽的解釋。這有助于進(jìn)一步澄清該類型電池材料中缺陷結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，對(duì)三元鋰離子電池正極材料的開發(fā)有直接的指導(dǎo)作用。
位于廣東東莞的中國(guó)散裂中子源是我國(guó)“十一五”國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，也是我國(guó)第一個(gè)脈沖式散裂中子源。CSNS于2017年8月首次打靶成功并獲得中子束流，2018年3月25日通過了工藝鑒定和驗(yàn)收。
該項(xiàng)工作的部分中子衍射實(shí)驗(yàn)依托CSNS通用粉末衍射譜儀完成，是CSNS建成以來(lái)的第一篇科學(xué)研究文章。
?。ㄔd于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2018-04-24 第1版 要聞)
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