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我国在高镍锂电层状正极材料领域新突破

近年来,锂离子电池的应用取得了突飞猛进的发展,上天下海无所不能。尤其是在电动汽车和小型电网储能等方面的应用成绩斐然。但随着应用的范围越广,人们对其能量密度、循环性能和倍率性能等方面的要求也越来越高。

锂电池内部结构中,影响它性能提升的因素有很多,正负极材料、隔膜和电解液这四大材料尤为关键。其中,锂离子电池的正极材料是限制其能量密度提升的重要一环。

与目前商业化的钴酸锂、磷酸铁锂和三元材料相比,高镍层状材料具有容量高和成本低的优势,是下一代动力电池正极材料的首选之一。然而,其较差的循环稳定性和倍率性能成为制约其商业化应用的主要因素。这和高镍正极材料的表面结构和化学特性有很大的关系。

好消息是,在高镍正极材料的表面结构和化学特性方面的研究,我国取得了新进展。

近日,由北京大学深圳研究生院新材料学院潘锋教授领导的清洁能源中心研究团队和美国布鲁克海文国家实验室王峰和白健明教授合作,运用原位同步辐射X-射线衍射谱、X-射线吸收谱(XPS)、扫描透射显微镜-电子能量损失谱(STEM-EELS)结合电化学表征,对锂离子电池高镍层状氧化物材料在制备过程中的表面重构现象及相关机理进行了深入研究,该工作近日发表在能源材料领域知名期刊《先进能源材料》(Advanced Energy Materials, IF=24.884)上。

此外,采用同步辐射技术对锂电池高镍层状氧化物材料在制备过程中表面重构对阳离子无序(锂镍混排)的影响及机理进行了深入系统的研究,相关工作发表在著名期刊《材料化学杂志A》。

编辑点评

目前,高镍三元材料是电池材料发展的主流方向之一。研究高镍材料的表面结构,找出影响其电化学性能的结构起源和机理,对于提升高镍材料的电化学性能,加快其产业化进程,具有十分重要的意义。

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