长理研究团队合成高能锂离子电池正极新材料

2019年02月15日09:44  来源:华声在线
 

  长理科研团队取得新材料突破性进展

  与海内外团队合作,合成高能锂离子电池正极新材料

  长沙理工大学材料科学与工程学院李灵均副教授团队与厦门大学助理教授张桥保、美国阿贡国家实验室教授陆俊、内布拉斯加大学林肯分校、布鲁克海文国家实验室等海内外团队合作,在高能量密度锂离子电池双重修饰富镍正极材料方面取得了突破性进展。近日以长沙理工大学为第一单位在国际权威期刊《Advanced Functional Materials》(先进功能材料)发表了题为"Simultaneously Dual Modification of Ni-Rich Layered Oxide Cathode for High-Energy Lithium-Ion Batteries"的研究成果,论文第一作者为长沙理工大学在读硕士研究生杨慧平等,李灵均副教授为论文第一通讯作者。《Advanced Functional Materials》是德国Wiley出版社旗下顶级期刊,在材料化学领域具有权威影响力。

  李灵均介绍,锂离子电池因具有可逆容量高、工作电位高、循环寿命长以及自放电小等诸多优点,已广泛应用于各种便携式设备,并逐步在储能和电动汽车领域得到推广和应用。锂离子电池的核心技术是高容量、长寿命、高安全性正极材料的开发。在商业化正极材料中,层状结构的富镍三元材料因能量密度高、成本低,越来越受到市场青睐。然而,富镍三元正极材料仍存在界面稳定性差、二次颗粒内部结构衰退等问题,严重阻碍其规模化应用。

  为了让锂离子电池有更稳定的性能,更广泛的应用,长沙理工大学材料科学与工程学院科研团队以锂离子电池高容量富镍正极材料为研究对象,进行了历时3年实验与探索,根据理论计算结果,他们合理设计并同步合成了钛掺杂、镧镍锂氧化物包覆的双重修饰富镍三元材料。

  该材料展现出了良好的热稳定性、结构稳定性及优异的电化学性能。在60摄氏度高温下,经过150次循环后,双重修饰材料的容量保持率比纯相富镍材料提高了近两倍。对循环后材料进行透射电镜分析发现,双重修饰能有效抑制富镍材料在循环过程中表面纳米尺度的结构退化,从而增强富镍材料的表面稳定性。此外,材料二次颗粒的结构稳定性显著提升。这为锂离子电池富镍材料的开发应用提供新的思路和理论指导,助力高能量密度锂离子动力电池发展。(通讯员 喻玲 记者 左丹)

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