科技日報記者 趙漢斌
記者2日從昆明理工大學(xué)獲悉，該校鋰離子電池及材料制備技術(shù)國地聯(lián)合工程研究中心聯(lián)合清華大學(xué)深圳國際研究生院，針對單晶超高鎳三元正極材料在高能量密度鋰離子電池中的應(yīng)用難題，提出了一種創(chuàng)新的分子工程策略，成功解決了表面絕緣性殘鋰化合物的問題，顯著提升了電池的循環(huán)穩(wěn)定性。這一突破標(biāo)志著單晶超高鎳三元正極材料領(lǐng)域研究取得了顯著進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際期刊《能源與環(huán)境科學(xué)》上。
單晶超高鎳三元正極材料具有較高的能量密度，但其表面易形成絕緣性殘鋰化合物，這會嚴(yán)重?fù)p害電池性能。昆明理工大學(xué)王丁、段建國、王賢樹等人聯(lián)合清華大學(xué)深圳國際研究生院教授李寶華團(tuán)隊，巧妙利用了殘鋰化合物的堿性特征，通過添加2,5-噻吩二硼酸作為漿料添加劑，中和了超高鎳單晶正極材料表面的殘鋰化合物。在后續(xù)的原位電化學(xué)反應(yīng)中，在正極表面形成了均勻且穩(wěn)定的正極電解液界面膜。這種膜不僅提高了鋰離子的擴(kuò)散性，還增強(qiáng)了機(jī)械強(qiáng)度，有效抑制了正極顆粒的開裂和電解液的分解。
實驗結(jié)果顯示，在經(jīng)過這種表面分子工程處理后的單晶LiNi0.92Co0.05Mn0.03O2正極材料，即便在高電壓或60℃的條件下，依然展現(xiàn)出了卓越的循環(huán)穩(wěn)定性和長壽性。該研究工作不僅提出了一種新穎的分子工程方法，有效解決了高鎳層狀氧化物中殘鋰化合物和正極電解液界面膜的問題，而且突出了界面設(shè)計在推動電池技術(shù)進(jìn)步中的重要意義，為未來鋰離子電池的發(fā)展提供了極具潛力的新策略。
據(jù)了解，昆明理工大學(xué)鋰離子電池及材料制備技術(shù)國地聯(lián)合工程研究中心長期致力于鋰、鈉離子電池正極材料的制備研究，近年來在諸多國際學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表了一系列高水平論文，受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注和引用。
