新疆理化所耐低溫鋰電池正極材料研究獲進(jìn)展

　　鎳鈷錳酸鋰（LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2）三元正極材料自發(fā)現(xiàn)以來(lái)引起了研究者的廣泛關(guān)注。目前，鎳鈷錳酸鋰正極材料已經(jīng)被廣泛應(yīng)用和研究，但其在低溫性能和倍率性能上的表現(xiàn)不盡人意，幾乎只能在室溫環(huán)境中工作，不能滿足電池在極端溫度和快速充放電條件下工作的需求。鑒于此，世界各國(guó)科研機(jī)構(gòu)都在積極探索改善極端條件下鋰離子電池性能的新材料和新方法。近期，中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所特殊環(huán)境功能材料與器件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室敏感器件部15級(jí)碩士生呂丁丁在副研究員王磊的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)合成了一種鋰快離子導(dǎo)體包覆鎳鈷錳酸鋰的復(fù)合正極材料。該復(fù)合材料顯示出優(yōu)越的低溫性能和倍率性能：在-20℃溫度條件下，保持127.7mA h/g的可逆容量，該容量遠(yuǎn)優(yōu)于鎳鈷錳酸鋰材料86.4mA h/g的容量，并且優(yōu)于目前報(bào)道改性后鎳鈷錳酸鋰材料的最高容量 (106mA h/g)；在1C的大電流密度下，循環(huán)100圈之后，保持具有141.7 mA h/g的容量。

　　研究發(fā)現(xiàn)，鋰快離子導(dǎo)體均勻地包覆在鎳鈷錳酸鋰表面，解決了電池在高電流密度循環(huán)過(guò)程中，電解液中HF侵蝕正極材料，造成材料性能快速衰減的難題。鋰快離子導(dǎo)體玻璃具有優(yōu)異的鋰離子電導(dǎo)率，有效改善了鋰離子在正極材料的擴(kuò)散速率，為改善鋰離子電池低溫性能提供了新思路。耐低溫鋰電池正極材料能夠滿足人們?cè)谔厥猸h(huán)境條件下對(duì)儲(chǔ)能和動(dòng)力電池的需求，具有極高的商業(yè)應(yīng)用價(jià)值。

　　該研究成果發(fā)表在《電化學(xué)學(xué)報(bào)》(Electrochimica Acta)上。相關(guān)研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院“西部之光”項(xiàng)目等的資助。

　　論文鏈接

包覆前后鎳鈷錳酸鋰樣品的(a, b)充放電曲線; (c)倍率性能; (d)大倍率循環(huán)性能; (e)低溫性能