无钴层状正极材料是电动车突破成本瓶颈与提高续航里程的关键材料技术，美国能源部《国家锂电池蓝图2021-2035》和国家科技部《“新能源汽车”重点专项指南》均将无钴层状正极材料列为重点研究领域。近年来，国内外以抑制无钴条件下Li/Ni混排缺陷为首要考虑，提出了LiNixMnyXzO2(X=Al、Mg、Fe、Ti等)无钴层状材料。然而，在相似的Li/Ni混排缺陷浓度条件下，无钴层状材料的充放电可逆性却显著不同，这表明还存在其它深层次机制控制无钴层状材料的可逆性。
近日，宁夏大学材料与新能源学院王海龙教授提出阳离子空位协同Al替代策略，制备了新型无钴层状材料，并采用原位XRD精密监测PITT测量，揭示了影响无钴层状正极材料可逆性的深层结构机制，并且联合清华大学何向明教授利用第一性原理计算，发现阳离子空位显著降低了锂离子迁移激活能与能带间隙。该项工作制备的新型无钴材料在高载量的严苛测试条件下，获得了高达238mAh.g-1的可逆容量，同时展现出优异的库伦效率与循环稳定性，为突破当前锂电池正极材料的能量密度瓶颈并显著降低生产成本提供了新的设计策略与制备方法。
相关研究成果以“Promoting Reversibility of Co-free Layered Cathodes by Al and Cation Vacancy”为题目，发表在国际能源材料类顶刊Advanced Energy Materials（影响因子29.68），并入选封面文章（Back Cover），王海龙教授为论文第一通讯作者，我校硕士研究生王同帅为论文第一作者。同时，该项成果以王海龙教授为第一发明人、宁夏大学为权利人申报了国家发明专利，并进入实质审查阶段（申请号：202211438811.0）。
工作单位与研究团队介绍
宁夏大学材料与新能源学院王海龙教授负责的先进储能材料与器件实验室，立足西部新能源产业聚集区，面向高能量密度锂电池的实际产业需求，在大容量层状正极材料与硅碳负极材料领域开展了一系列贴近应用需求的研究，在Adv. Energy. Mater., Small, Appl. Surf. Sci., J. Phys. Chem. C等发表研究论文30余篇，授权国内外发明专利6项，获得2020年度宁夏回族自治区科学技术进步奖二等奖（排名1）。宁夏大学材料与新能源学院成立于2022年4月，致力于材料及新能源领域的人才培养，前沿及基础科学研究以及相关技术在产业领域的应用。学院汇聚资源，大力推动师资队伍、基础条件、文化环境等方面的建设，进一步夯实人才培养与科技服务能力，打造西北材料与新能源领域的科研高地，为区域经济高质量发展提供服务。
清华大学核研院何向明教授团队成立于1992年，经过近30年的积累，建立起了完善的锂离子电池及其材料研究的试验发展平台，同时具有电极材料及电池制备工程化和产业化应用经验。先后承担多项国家科技部项目、国家自然科学基金项目、国际合作项目。另外，实验室积极将研究成果服务于国家的经济建设，先后完成10多项企业横向技术合作。发表SCI文章400多篇，获授权发明专利400多项，累计进账经费超过1.5亿元。研究团队目前拥有研究员1人，教授级高级工程师2人，副教授1人（青年千人），副研究员3人，博士后25人，具有博士学位的高级研发工程师3人，研发工程师10人。博士研究生和硕士研究生20多名。
文献链接
Promoting Reversibility of Co-free Layered Cathodes by Al and Cation Vacancy（Adv. Energy. Mater.2023,DOI: 10.1002/aenm.202204241）
原文链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202204241
