电极材料中的缺陷工程

随着全球社会经济和信息技术的高速发展，能源稀缺以及环境问题是当今社会普遍存在的两个重大难题，因此开发利用高效环保可持续的新能源电池器件越来越受到大家的重视。作为电池器件的重要组成部分，电极材料决定了电池的综合性能，对电池整体性能起着至关重要的作用。近年来，缺陷工程被认为是改善电极材料电子结构和物化性质的有效方法，并得到了广泛的应用。其中点缺陷是缺陷化学研究的主要内容，主要分为两大类：本征缺陷和非本征缺陷。本征缺陷，是由晶格原子的热振动引起的，对研究晶体而言是本征的组成部分，缺陷的形成并不改变整体晶体的组成。本征缺陷又包括肖特基缺陷和弗仑克尔缺陷两大类。对于非本征缺陷，则是由杂质原子或者杂质离子嵌入晶格所引起的，因此也称为掺杂缺陷。不同的缺陷类型，对电极材料本身的物理和化学性质都有着非常重要的影响。因此，有效地构筑缺陷以及深入理解缺陷在电池电极反应过程中的作用机制是至关重要的。

近日，湖南大学王双印教授（点击查看介绍）团队对电池电极材料缺陷工程的相关研究进展进行了系统评述探讨，重点介绍了不同缺陷类型（包括本征缺陷、掺杂缺陷等）在金属离子电池、锂-硫电池以及金属空气电池中的应用以及在电极材料中可控构筑缺陷的策略，并深入探讨了缺陷对电极材料的作用机制。在电极材料中，可控构筑缺陷不仅能够有效促进离子的扩散和电荷转移，而且为金属离子或中间体提供更多的存储位点/吸附位点/活性位点，并且有利于保持材料的结构灵活性和稳定性，从而提升电池的整体性能。论文最后对存在的挑战和未来的发展前景进行了展望。该综述为实现高性能电极材料的设计与发展提供了一定的参考依据，对电池领域电极材料的发展具有重要的意义。

这一成果近期发表在Advanced Materials 上，张怡琼博士为该论文的第一作者。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Defect Engineering on Electrode Materials for Rechargeable Batteries.

Yiqiong Zhang, Li Tao, Chao Xie, Dongdong Wang, Yuqin Zou, Ru Chen, Yanyong Wang, Chuankun Jia, Shuangyin Wang

Adv. Mater., 2020, 32, 1905923, DOI: 10.1002/adma.201905923

导师介绍

王双印

https://www.x-mol.com/university/faculty/10085