我校在提高锂离子电池负极材料Co3O4充放电速率研究中取得新进展
锂离子电池具有能量密度和工作电压高、循环寿命长、无记忆效应和环境友好等优点，被认为是电动汽车的理想电源。但锂离子电池在能量密度、价格和安全性等方面，特别是充放电速率有待于进一步改善，因而在电动汽车中的应用受到一定的限制。过渡金属氧化物Co3O4是一种很有应用前景的高比容量锂离子电池负极材料，其理论质量比容量是商业化碳负极材料的2倍以上，实际质量比容量也远高于碳负极材料。但Co3O4的快速充放电性能不佳，无法满足锂离子电池快速充放电的实际应用需求。
区别于通过减小粒径或碳包覆来提高电极材料充放电速率的传统方法，我校材料科学与光电技术学院的肖小玲副教授等人，创新性地利用Co3O4锂离子迁移速率各向异性的特点，调控制备特定晶面取向、倍率性能优良的Co3O4，提出一种能大幅提高Co3O4快速充放电性能的新方法。
该研究通过一种简便、不添加任何表面活性剂、一步水热的方法，成功制备出三种不同晶面取向的Co3O4材料：暴露(111)面的八面体、暴露(111)面和(001)面的截角八面体及暴露(001)面的立方块。深入研究暴露不同晶面Co3O4的电化学性能，其充放电速率有如下顺序：八面体 > 截角八面体 >> 立方块。肖小玲副教授等人认为，不同晶面取向的Co3O4充放电速率不同是由于锂离子在不同晶面间传输速率不同导致的。据此，该研究提出一种提高负极材料Co3O4快速充放电性能的新方法，即从Co3O4的晶体结构特点出发，利用锂离子在不同晶面传输速率不同，制备特定晶面取向的Co3O4材料，从而实现提高快速充放电性能的目的。
该研究工作明确了电极材料晶面取向与锂离子迁移速率有直接关系，为改善电极材料的快速充放电性能提供了理论基础及科学依据。
该研究结果已发表于国际一流期刊Advanced Materials (Xiaoling Xiao*, Xiangfeng Liu, Hu Zhao, Dongfeng Chen,
Fengzhen Liu, Junhui Xiang, Zhongbo Hu, and Yadong Li*, DOI: 10.1002/adma.201202271)。
该项研究得到了国家自然科学基金委员会、科技部和中国科学院相关项目的资助。(作者：肖小玲)
