【优博风采】北京工业大学优秀博士学位论文获得者：王博亚

【编者按】

为进一步培养我校研究生创新能力，提高研究生综合素质，促进学校研究生教育内涵发展，特推出“优博风采”专栏，邀请校级及以上优秀博士学位论文获得者分享科研历程与学术体会、展示创新成果与学位论文等，旨在激励我校研究生秉持“不息为体，日新为道”校训精神，潜心研究、锐意创新。

本期专访人物：材料科学与工程学科博士研究生 王博亚

所获奖励名称：2024年北京工业大学优秀博士学位论文

【人生自古谁无死，留取丹心照汗青】

博士生活要求我们具备更高的自主性、独立性和创新性。初入博士阶段，我面临着巨大的挑战。一方面，我需要适应更高强度的学习和研究；另一方面，我也需要学会与导师、同学进行有效的沟通与合作。在这个过程中，我逐渐明白了，适应不是被动接受，而是主动调整自己的心态和方法，以更好地融入这个新的环境。科研的道路并非一帆风顺。在博士阶段，我遇到了许多困难和挫折。有时，实验数据并不如预期般理想；有时，理论推导会陷入困境。但正是这些困难和挫折，让我更加深入地理解了科研的艰辛。当我在困境中找到新的思路，当我的研究取得突破性的进展时，那种喜悦和成就感是无法用言语来表达的。博士阶段，不仅拓宽了视野，也学到了许多新的方法和思路。这些交流不仅对我的研究工作产生了积极的影响，也为我未来的学术发展奠定了坚实的基础。

【博士论文介绍】

论文中文题目：富锂锰基层状氧化物LiMn6功能基元排布与调控

论文英文题目：THE ARRANGEMENT AND ADJUSTMENT OF LIMN6 FUNCTONAL UNITS IN LI-RICH MN-BASED LAYERED OXIDES

作 者：王博亚

指导教师：尉海军 教授

培养单位：材料科学与工程学院

学 科：材料科学与工程

论文主要贡献及创新点

博士论文期间针对富锂锰基层状氧化物(Mn-LLOs)的关键问题，通过功能基元调控策略设计开发综合性能优异的富锂锰基正极材料，研究工作具有很好的创新性。围绕Mn-LLOs材料的功能基元LiMn₆六元环，通过理论计算与实验相结合的方法，对LiMn₆六元环功能基元在过渡金属层内和层间的空间排列方式进行调控，并深入研究了结构调控对Mn-LLOs电化学性能、氧化还原反应机制、结构稳定性、结构演化等关键问题的影响，为设计开发高能Mn-LLOs正极材料提供理论基础。主要学术业绩如下：

1.围绕LiMn₆六元环功能基元空间排布方式，研究了Mn-LLOs过渡金属层内不同LiMn₆六元环排布方式的热力学稳定性及电子结构特征。根据排列方式的不同，-Li-2Mn-，-Li-4Mn-和-Li-5Mn-有序超结构相对于无序结构具有更高的热力学稳定性，在LiMn₆六元环内形成了较强的离域[Mn-O]π键环，同时具有O2堆垛特征的材料中[Mn-O]π型相互作用更强。-Li-4Mn-和-Li-5Mn-超结构在脱锂态下也具有较强的稳定性。在此基础上进一步合成了O2型无/疏排/密排LiMn₆六元环的Mn-LLOs材料，其中疏排LiMn₆六元环材料的电压降被明显抑制。

2.基于LiMn₆六元环密排而成的Li₂MnO₃材料，通过调节氧分压进一步精确控制了LiMn₆六元环形的层间排布方式，制备了一系列不同堆垛层错数量的Li₂MnO₃材料并且建立了相应的堆垛层错理论模型。随着堆垛层错密度增加，Li₂MnO₃表现出更强的O/Mn反应活性和更高的充放电容量。密排LiMn₆六元环的层间滑移导致了Li-O键的伸长和Li-O-Li键角的减小，局域结构畸变导致弱杂化O 2p态的能量升高，使电子激发变得更容易，增强了O的反应活性，从而获得更高的容量。

3.率先研究了Mn-LLOs中尖晶石相孪晶界面的形成机制和性质。发现Ni基和Mn基材料在孪晶界面处形成尖晶石相在热力学上有利，而LiCoO₂则更容易形成高相干性的孪晶。Ni基材料中容易发生Li/Ni混排是形成尖晶石结构的诱因。而孪晶界面处扭曲的LiMn₆六元环则诱导了Mn-LLOs中尖晶石结构的形成。Mn-LLOs的孪晶界面位置Mn³⁺聚集引发的结构畸变抑制了锂离子传输。

【博士期间代表性科研成果】

【与导师合影】

图文：王博亚

编辑：胡春瀛

审核：高春娣、杨震