三元層狀材料Li（NixMnyCoz）O2（NMC）（x+y+z=1）具有較高的理論容量，易合成，以及相對較低的價格，是目前應用于鋰離子電池最為廣泛的正極材料（如大多數手機和特斯拉電動汽車所采用的正極材料），也是北京大學深圳研究生院新材料學院協(xié)同深圳企業(yè)正在開展的國家電動汽車動力電池重大創(chuàng)新工程的關鍵正極材料。但是其安全性能較差，當過充或受熱時容易引發(fā)結構破壞或相變，從晶格釋放氧氣，與有機電解液接觸后容易起火燃燒，嚴重的會引發(fā)爆炸。這也成為其應用于電動汽車動力電池的一大挑戰(zhàn)。

 

　　北京大學深圳研究生院新材料學院潘鋒教授團隊，對鋰電池三元層狀NMC材料開展了系統(tǒng)研究，對鋰的擴散機理及高低溫的性能開展了系統(tǒng)的研究（J. Am. Chem. Soc., 2015,137（26）,pp 8364），并發(fā)現(xiàn)NMC622具有最好的高低溫的性能（Advanced Energy Materials 2015，DOI: 10.1002/aenm.201501309）。最近他們通過第一性原理計算和實驗驗證，發(fā)現(xiàn)三元層狀正極材料的穩(wěn)定性與晶格結構中最不穩(wěn)定的氧有關，而氧的穩(wěn)定性又由其基本的配位單元決定（TM（Ni，Mn，Co）3-O-Li3-x’：每個氧和過渡金屬層中的三個過渡金屬離子配位，同時和鋰層中的0到3個鋰離子配位）。通過此模型，他們系統(tǒng)地揭示了層狀材料中鋰的含量、過渡金屬元素的含量及價態(tài)、Ni/Li反位缺陷等因素對氧穩(wěn)定性的調控。這將為今后三元層狀材料鋰離子電池穩(wěn)定性的優(yōu)化提供重要線索和理論指導。上述研究成果以全文形式發(fā)表于國際著名期刊《美國化學會志》（J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 13326?13334）上。