近日，國際頂級學術期刊《Nature Communications》在線發表我校化材學院金輝樂研究員課題組有關鋰離子電池正極材料的研究論文“Reaction inhomogeneity coupling with metal rearrangement triggers electrochemical degradation in lithium-rich layered cathode”（非均質反應耦合金屬重排誘發富鋰材料的電化學衰減）。

在當前動力電池研究領域，開發高比能量密度、高安全性的正極材料是開發動力電池關鍵之一。富鋰錳基正極材料因為其較高的比能量密度（900 Wh/kg）得到了人們的廣泛關注。但是，嚴重的電化學性能的衰減，尤其是電壓及容量衰減，限制了其進一步商業化應用。金輝樂課題組通過結合先進的同步輻射成像及譜學技術，發現富鋰材料在二次顆粒尺度上的不均勻的反應活性的存在極大地限制了其動力學過程，從而帶來了電壓滯后及容量衰減。該團隊深入研究了電化學性能下降的原因，重點是富鋰層狀氧化物中的容量損失，以及反應途徑和動力學。利用先進的基于同步加速器的X射線二維和三維成像技術與光譜和散射技術相結合，在空間上顯示富鋰和富錳層狀氧化物在多個長度尺度上的反應性。這些方法為不均勻錳反應性和離子鎳重排提供了直接證據。失活錳與鎳遷移的耦合提供了緩慢的反應動力學，并導致材料中嚴重的結構不穩定性。該發現為電化學降解提供了新的見解和進一步的理解，這有助于改進陰極材料的設計。

這一成果近期發表在Nature Communications上，文章第一作者是王利光博士，通訊作者為我校金輝樂研究員，阿貢國家實驗室陸俊教授和吳天品教授，溫州大學為第一單位。

金輝樂研究員為化材學院副院長，博士生導師，浙江省“萬人計劃”青年拔尖人才，長期致力于碳材料的設計合成及在新能源與高分子方面的應用研究。近五年，先后主持3項國家自然科學基金項目、1項浙江省自然科學基金項目及10余項企業產業化研發項目，相關研究發表SCI學術論文100余篇，獲授權中國發明專利67項，獲授權美國專利1項。