高比能低钴（无钴）富锂正极材料研究
发布时间：2022-03-15
信息来源：北京市科技成果信息系统
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发布时间：2022-03-15
信息来源：北京市科技成果信息系统
- 正极材料;动力电池;富锂正极;过渡金属
基本信息
所属科技项目名称：北京市自然科学基金-海淀原始创新联合基金前沿项目
项目主管部门：北京市科学技术委员会、中关村科技园区管理委员会科技成果信息
科技成果信息
科技成果名称：高比能低钴（无钴）富锂正极材料研究
关键词：锂离子电池，正极材料，贫钴正极，高镍正极
科技成果类型：原始创新
科技成果所处阶段：实验室研究
科技成果应用领域：交通运输、仓储和邮政业
科技成果简介：
开发了一种阳离子无序的岩盐结构的锰钛基无钴富锂正极材料Li1.2Mn0.4Ti0.4O2，具有低成本优势；研究了高镍低钴富锂正极材料抑制电压衰减的机制，提出了碱金属位高价阳离子掺杂掺杂抑制过渡金属离子迁移的谱适策略，为解决富锂正极材料电压衰减问题提供有益参考。开发的高比能高镍低钴富锂正极比容量＞250 mAh g-1, 比能量＞900 Wh Kg-1，完成了项目指标。研究揭示了钴在镍基层状三元正极材料中高锂离子扩散的内在机制，从层状氧化中锂离子扩散机制出发，根据缺陷化学原理提出了高价过渡金属离子表面梯度掺杂的策略。结合理论和实验证明了Ta5+掺杂到晶格中后会引起Ni的还原，进而降低锂离子迁移势垒，提高了锂离子扩散动力学，抑制了动力学障碍。从而使单晶NCM811表现出优异的倍率性能， 4C下容量保持率大于80%。提出的抑制单晶高镍正极动力学障碍的策略为设计高性能单晶高镍正极提供了优异的参考，同时为理解单晶高镍动力学障碍的机制提供了借鉴。研究成果发布在国际顶尖期刊《Angewandte Chemie International Edition》上。单晶高镍低钴正极材料具有高比能兼具高安全的特性，是下一代高能量密度动力电池的首选，对于缓解我国钴资源匮乏，降低动力电池成本，促进节能减排实现双碳目标具有重要战略意义。
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