高等学校化学学报 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (8): 2332.doi: 10.7503/cjcu20210232
收稿日期:
2021-04-07
出版日期:
2021-08-10
发布日期:
2021-08-05
通讯作者:
潘锋
E-mail:panfeng@pkusz.edu.cn
基金资助:
Received:
2021-04-07
Online:
2021-08-10
Published:
2021-08-05
Contact:
PAN Feng
E-mail:panfeng@pkusz.edu.cn
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摘要:
开发新型高能量密度以及低成本的锂离子电池, 是有效应对能源危机和环境挑战的可行路径之一. 锂离子电池材料的电子结构与电子态的演化决定了材料诸多本征性质以及电池综合性能. 探测并操控电极材料电子态的演化对探求电极反应的物理机理、 促进电池材料发展具有重要意义. 基于同步辐射的软X射线光谱技术可以直接探测费米能级附近的电子态. 本文从阴阳离子氧化还原反应的不同角度对利用软X射线光谱对电子态演变的研究进行了总结, 获得了电极材料电化学循环过程中过渡金属与氧的电子态演化信息, 系统阐述并总结了不同锂离子电池材料中电子态的演化以及氧化还原反应机理的最新研究进展.
中图分类号:
TrendMD:
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Fig.1 Quantitative definition of TM oxidation states of Mn in Li2MnO3(A)[37], Fe in LiFePO4(B)[29], and Ni in LiNi0.5Mn1.5O4(C)[32] battery electrodes at different electrochemical stages(A) Copyright 2021, Elsevier; (B) Copyright 2012, American Chemical Society; (C) Copyright 2015, American Chemical Society.
Fig.2 Spectra contrast between a discharged and charged anode based on a Prussian Blue Analogue material of Na1.24Mn[Mn(CN)6][28]Copyright 2018, Springer Nature.
Fig.4 O?K sXAS pre?edge features of electrochemically cycled spinel materials at different states(A) and schematic of simplified atomic model of sXAS(B)[17](A) Solid and dashed lines represent experimental plots and fitted curves, respectively. The Gaussian peaks under each spectrum represents the fitting peaks corresponding to specific TM states that are color coded. Copyright 2021, Wiley?VCH.
Fig.5 Direct comparison of full mRIXS profile of oxidized oxygen states in three systems of Li2O2(A)[18], charged Li?rich Li1.17Ni0.21Co0.08Mn0.54O2(B)[40] and O2(C)[16](A) Copyright 2018, American Chemical Society; (B) Copyright 2017, Springer Nature; (C) Copyright 2020, American Chemical Society.
Fig.6 Direct comparison of full mRIXS profile of oxidized oxygen states in different systems of Li1.17Ni0.21Co0.08Mn0.54O2(A)[40], NMC111(B)[42], Li2MnO3(C)[37], LiCoO2(D)[37] and LiNiO2(E)[30], lineshape comparison of the RIXS cuts at 531 eV excitation energy of all the electrodes(F)(A) Copyright 2017, Springer Nature; (B) Copyright 2020, Wiley?VCH; (C, E) Copyright 2021, Elsevier;(D) Copyright 2019, American Chemical Society.
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