新型绿色配体体系下高锰氢氧化物前驱体生长机制的分析

《Journal of Industrial and Engineering Chemistry》：Analysis of high Mn hydroxide precursor growth mechanisms under novel green ligand systems

　　

Xv Wu|Wenquan Jiang|Guohua Li|Xiangjun Zhang|Jingjie Xu|Tingliang Mao

摘要

本研究系统地探讨了新型绿色配体甲基甘氨酸二乙酸三钠盐（MGDA-3Na）调控高锰氢氧化物前驱体（Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13(OH)_1.6）晶体生长过程的机制。在机制研究方面，该工作创新性地结合了多尺度模拟与实验表征方法。第一性原理计算结合表面电荷分析揭示了不同晶面上的结构和表面能差异。傅里叶变换红外光谱直接证实了MGDA分子在前驱体表面的特征吸附行为。研究结果表明，MGDA不仅通过其强大的配位能力与过渡金属离子形成稳定的可溶性复合物，从而减缓了均匀成核速率，更重要的是，它还能选择性吸附在特定的晶面上。这种双重作用最终促进了前驱体初级颗粒沿[001]方向的优先生长，形成了短柱状/颗粒状形态。本研究不仅阐明了绿色配体MGDA的调控机制，并建立了“配位-吸附”协同效应的理论模型，为精确控制绿色配位体系中的材料形态提供了新策略，还为通过多尺度研究方法深入探讨形态与性质之间的关系奠定了坚实基础。这对推动锂离子电池高性能正极材料的发展具有重要的指导意义。