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在北京大學(xué)深圳研究生院潘鋒課題組、美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院BT1中子衍射儀黃清鎮(zhèn)，以及中國散裂中子源通用粉末衍射譜儀何倫華課題組的共同努力下，中國散裂中子源（CSNS）的第一篇用戶實驗科學(xué)成果文章于4月17日在Nano Energy雜志上線，該研究在鋰離子電池正極材料結(jié)構(gòu)特性和形成機(jī)理方面取得新進(jìn)展。

鋰離子電池作為新一代電池，具有重量輕、比能量高、使用壽命長等特點，應(yīng)用極為廣泛。在所有的鋰離子電池正極材料中，含有過渡金屬鎳、錳和鈷的三元層狀氧化物材料是非常具有應(yīng)用前景的正極材料。然而，該類材料普遍存在影響材料充放電性能的鋰鎳反位結(jié)構(gòu)缺陷，X射線衍射等實驗方法難以對這種結(jié)構(gòu)缺陷進(jìn)行精確確定。

利用中子對鋰原子和鎳錳鈷過渡金屬原子均非常敏感的特性，中國散裂中子源與北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院合作組成聯(lián)合研究團(tuán)隊，在CSNS通用粉末衍射譜儀和美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)的BT1中子衍射儀上對一系列三元材料的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了精確的表征，建立了三元材料體系中反位缺陷隨過渡金屬組分的變化規(guī)律，提出了材料中鋰鎳反位與三角晶格阻挫結(jié)構(gòu)特征之間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系的觀點，并從這一新穎的角度對鋰鎳反位缺陷結(jié)構(gòu)的形成做了自洽的解釋。這些重要結(jié)果有助于進(jìn)一步澄清該類型電池材料中缺陷結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，對三元鋰離子電池正極材料的開發(fā)有直接的指導(dǎo)作用。該研究成果發(fā)表于國際期刊Nano Energy（Nano Energy，2018, in Press）。中國散裂中子源副研究員何倫華、北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院副教授肖蔭果和教授潘鋒為該文的共同通訊作者。該項工作得到國家材料基因重大專項、國家自然科學(xué)基金和廣東省創(chuàng)新團(tuán)隊的資助支持。

位于廣東東莞的中國散裂中子源是我國“十一五”國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，也是我國第一個脈沖式散裂中子源。CSNS于2017年8月首次打靶成功并獲得中子束流，11月達(dá)到打靶束流功率的驗收指標(biāo)，并于2018年3月25日通過了工藝鑒定和驗收。該項工作的部分中子衍射實驗依托CSNS通用粉末衍射譜儀完成，是CSNS建成以來的第一篇科學(xué)研究文章。CSNS通過工藝鑒定和驗收后，迅速獲得高水平的物理成果，充分表明CSNS已經(jīng)成為我國中子散射研究和應(yīng)用最先進(jìn)的平臺，具有十分重要的意義。