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科研进展

我院计算凝聚态物理团队在氯离子电池理论研究方面取得新进展

添加时间:2021-10-27 16:32:32  浏览次数:

 近期,我院计算凝聚态物理团队在氯离子电池研究方面取得新进展,相关第一性原理研究结果“High throughput Screening of TMOCl Cathode Materials based on Full-Cell System for Chloride-Ion Batteries”发表在Journal of Materials Chemistry A (2021, 9,  23169),硕士研究生吴梦琪为论文第一作者,连如乾博士为通讯作者。

 过渡金属氯氧化物(TMOCl)作为氯离子电池正极材料可与电解液保持良好兼容性,但从氯离子电池开发至今,仅有FeOCl和VOCl两种材料被报道。本工作通过第一性原理对16种过渡金属的TMOCl进行了高通量筛选,发现除已报道的两种材料外,仅有Co可以形成层状的CoOCl结构。与FeOCl和VOCl相比,CoOCl具有足够高且稳定的放电电压,有利于实现更大的能量密度,结构内部的Co3+具有较小的晶场劈裂能和交换劈裂能,能够为材料提供更高的电子导电性。以Co作为氧化还原中心的层状结构可提供更加均匀的Cl-结合环境,使Cl-具有更低的扩散势垒(0.37 eV),远小于VOCl (0.65 eV)和FeOCl (0.58 eV)。

 此外,本工作还通过第一性原理计算明确了氯离子电池的放电反应机理,并在此基础上提出了以Li/LiCl为参考负极的全电池系统中CIBs电压的可靠理论公式。

 
       以上工作得到了河北大学高层次引进人才项目的资助和支持。
 
文章链接:
https://doi.org/10.1039/D1TA06779F
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