为了提高锂/钠离子电池（LIB/SIB）的能量密度并降低成本以实现其大规模应用，高容量且廉价的新型正极材料被热门研究。基于转换反应多电子转移机理的过渡金属氟化物（MFx, M = Mn, Fe, Co, Ni, Cu等）展现出 500-800 mAh g-1的高容量（是传统商用正极的3-7倍），且具有易制备、低成本和资源丰富等显著优势，被认为是有希望的新型高性能正极。然而，常规结构MFx具有低电导率、结构易粉化、电化学动力学迟缓及电极界面不稳定等缺陷，导致电池表现出短循环寿命和差倍率性能。
我校beat365官方网站王舜教授和赵世强副教授研究团队基于文献调研和课题组研究基础，总结提出了增强MFx正极性能的四种理性策略，深入剖析了四种策略的实现方法、作用机制和基本原理，并对MFx正极的结构组成设计、电解液匹配、综合性能增效、储能机理探究等理论及应用研究提出了展望。
MFx正极的四种增效策略：策略I，将MFx与高电子/离子传导率和高化学/机械稳定性的碳材料、高分子及无机功能材料均匀复合，以增强导电性、结构韧性、电极界面稳定性等；策略II，设计构筑多级、多孔和空心结构的MFx，以缓冲电极形变应力、缩短离子传输路径、增大电极电解液接触面积、提供更多反应活性位点等；策略III，在MFx晶体结构中均匀掺杂异质离子引入晶格缺陷/畸变和形成电荷补偿空位，以增强电极导电性和离子传导率、抑制金属离子溶解、增强电极反应相变可逆性，并产生多元离子协同效应和贡献界面储能容量等；策略IV，开发与MFx电极匹配的新型电解液、固态电解质和粘结剂，以在MFx表面生成稳定的电解质界面膜、加速离子传导、抑制电极溶解、减少电极与电解液间副反应等。本论文中关于MFx的设计合成、失效机制、增效策略、储能机理等的系统总结和深入分析，对MFx作为新型高性能碱金属离子电池正极材料的研发具有一定的借鉴意义。
该成果以“Transition Metal Fluorides as Advanced Cathodes for Lithium/Sodium-Ion Batteries: Rational Enhancement Strategies and Underlying Electrochemical Mechanisms”为题发表在国际材料类顶级期刊⟪ Advanced Functional Materials ⟫上。温州大学为第一通讯单位，我院2022级硕士生吴瑞洁为第一作者，我校赵世强副教授、王舜教授、温州科技职业学院薄晓旭博士、新加坡国立大学林志群教授为共同通讯作者。相关研究工作受到国家自然科学基金项目（21905208、52331009）、浙江省自然科学基金（LY23B030001）和温州市基础科研项目（G20240025）的资助。
原文链接： https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202424603
作者：赵世强课题组
审核：雷云祥
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