邵元龙教授JMCA：钼掺杂诱导Nb2O5相变，实现锂离子高容量快充- 大数跨境

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邵元龙教授JMCA：钼掺杂诱导Nb2O5相变，实现锂离子高容量快充

科学材料站

2021-06-07

导读：该文章探讨了钼掺杂对五氧化二铌晶体结构的影响，并深入研究该混合金属氧化物的电化学储锂过程，结合理论计算分析其容量提升的内在原因，并与磷酸铁锂正极匹配进行全电池测试。

文章信息

钼掺杂诱导五氧化二铌相变，实现锂离子高容量快充

第一作者：沈斐，孙中体，赵亮，夏元华

通讯作者：邵元龙*

单位：苏州大学

研究背景

现代社会的快节奏不断推动着储能体系向短时间内存储/释放大量电荷的方向发展，快速充电技术成为了近年来锂离子电池技术发展的重要趋势。T相的五氧化二铌作为一种插层式本征型赝电容材料，可实现锂离子的快速嵌入脱出，然而，其储锂容量较低，阻碍其实际应用。

本文发现钼掺杂可触发五氧化二铌从T相向H相转变，同时诱导铌在嵌锂过程中的深度还原，由T-Nb2O5的2Li+嵌入的储能过程转变为亚稳H-Nb2O5的4Li+嵌入过程，容量由200 mAh g–1提升至362 mAh g–1，同时一定程度保留了T-Nb2O5所具有的高倍率和高循环电化学特性。

文章简介

近日，来自苏州大学的邵元龙教授课题组在Journal of Material Chemistry A上发表题为“Triggering Phase Transition and Capacity Enhancement of Nb2O5 for Fast-Charging Lithium-ion Storage”的研究论文。

文章探讨了钼掺杂对五氧化二铌晶体结构的影响，并深入研究该混合金属氧化物的电化学储锂过程，结合理论计算分析其容量提升的内在原因，并与磷酸铁锂正极匹配进行全电池测试。

图1. 不同比例钼掺杂后铌氧化物的结构和容量变化。

本文要点

要点一：钼掺杂触发氧化铌晶体结构变化

图2. Nb1Mo0.1O2.8的微观结构，中子衍射和光电子能谱表征。

该工作通过球差电镜和中子衍射表征探究了当Nb/Mo原子比为10/1时，其氧化物呈现以H相为主并含有少量T相的晶体结构，并且Nb和Mo分别处在他们的最高价态+5和+6。

要点二：原位探究电化学过程中的结构变化

图3. 电化学循环伏安和原位晶体结构表征

为了进一步深入分析钼掺杂后铌氧化物晶体结构变化对储锂机制的影响，作者结合电化学测试进行了原位XRD表征。结果表明，在引入钼原子后，氧化物中可以嵌入更多的锂离子（1.8个锂/每个过渡金属原子），并且其（110）晶面膨胀减小，因此呈现出优异的储锂性能。

要点三：动力学和倍率性能研究

图4. 锂离子扩散系数，倍率性能和循环稳定性测试。

该工作通过GITT测试，探究了锂离子在掺杂和未掺杂氧化物中的扩散行为，结果表明Nb1Mo0.1O2.8呈现了与T相相当的扩散系数，明显高于H相。在倍率性能和循环稳定性方面也表现出类似的现象。

要点四：全电池组装

图5. 全电池组装与性能表征。

基于与快充负极材料的匹配，作者选用磷酸铁锂作为正极进行全电池组装。该体系呈现出色的倍率和循环性能。与其他报道的快充体系相比，其能量密度和功率密度也可圈可点。

文章链接

Triggering Phase Transition and Capacity Enhancement of Nb2O5 for Fast-Charging Lithium-ion Storage

https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2021/TA/D1TA00558H#!divAbstract

通讯作者介绍

邵元龙，苏州大学能源学院特聘教授，博导。

2016年获得东华大学材料加工工程专业博士学位，博士导师为李耀刚教授和王宏志教授，期间于2013-2015年于美国加州大学洛杉矶分校Richard B. Kaner教授课题组博士联合培养。2016-2018年剑桥大学石墨烯中心从事博士后研究，合作导师为Andrea C. Ferrari教授和Clare P. Grey教授。2018-2019年于沙特阿卜杜拉国王科技大学任职研究科学家，合作导师为Vincent C. Tung教授。2019年9月，加入苏州大学能源学院，任特聘教授、博士生导师，担任石墨烯生物质纤维课题组组长。迄今以第一作者、通讯作者在Nat. Rev. Mater.，Nat. Commun. (2篇)，Adv. Mater., Energy Environ. Sci., Adv. Energy Mater., ACS Nano（2篇），Adv. Funct. Mater., Mater. Horiz.（2篇）等国际知名学术期刊发表SCI论文26篇，他引4600余次，7篇被ESI收录为高被引论文（Top 1%），2篇被ESI收录为热点论文（Top 0.1%）主持国家自然科学基金，江苏省自然科学基金青年基金，国家重点实验室开放课题等多项科研项目。

课题组招聘

课题组招聘石墨烯复合纤维及功能应用方向博士后2-3名

招聘需求

1. 年龄原则上不超过 35 岁，身心健康，具有较高的思想道德素养、良好的团队合作精神和奉献精神；具有一定材料、化学领域的研究基础；有较强的英文阅读和写作能力；

2. 博士后要求具有国内外高校或者科研院所的材料、化学、物理等专业博士；

3. 具有纤维纺丝、柔性可穿戴器件和计算化学相关研究背景人员，优先录取。

应聘材料

1. 个人简历，包括基本信息、学习和科研经历、已有成果；

2. 代表论文电子版；

工作待遇

按照苏州大学统招博士后发放相关待遇，具体如下：

（一）统招博士后人员聘期内的总薪酬由基本年薪和奖补金两部分构成。绩效评估优秀者的总薪酬为 100 万元，绩效评估良好者的总薪酬为 80 万元，绩效评估合格者的总薪酬为 60 万元。

1.基本年薪：20 万元（去除学校承担的社会保险和公积金之后的税前收入），按月发放。

2.奖补金：根据绩效评估结果按年度发放。

（二）对表现优异的博士后，合作导师将追加基本年薪，相关追加部分不计入聘期内总薪酬，额外发放。

（三）提供 0.1 万元/月的租房补贴（不计入总薪酬）。

（四）在站期间获得国家博士后创新人才支持计划、博士后国际交流计划引进项目、博士后国际交流计划派出项目、香江学者计划、澳门青年学者计划、中德博士后交流项目等项目资助的，所获得的资助补贴不计入学校的总薪酬，另外叠加发放。

（五）在站期间获得的科研成果可按照学校规定享受学校科研成果奖励。

（六）在站期间可根据学校专业技术职务评聘相关规定参加专业技术职务任职资格评审。

（七）绩效评估优秀者，可优先推荐应聘校内教学科研岗位。

有意向者请将个人简历，以及代表作等相关信息发送到邮箱：ylshao@suda.edu.cn

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