新疆理化所王磊團隊：耐低溫鋰電池正極材料研究獲進展

【成果簡介】

鎳鈷錳酸鋰（LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂）三元正極材料自發現以來引起了研究者的廣泛關注。目前，鎳鈷錳酸鋰正極材料已經被廣泛應用和研究，但其在低溫性能和倍率性能上的表現不盡人意，幾乎只能在室溫環境中工作，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，世界各國科研機構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，中國科學院新疆理化技術研究所特殊環境功能材料與器件重點實驗室敏感器件部15級碩士生呂丁丁在副研究員王磊的指導下，設計合成了一種鋰快離子導體包覆鎳鈷錳酸鋰的復合正極材料。該復合材料顯示出優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，該容量遠優于鎳鈷錳酸鋰材料86.4mA h/g的容量，并且優于目前報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100圈之后，保持具有141.7 mA h/g的容量。

【圖文導讀】

圖1 SEM圖像

（a）NCM粒子的SEM圖像

（b）NCM@LBO-Sx5）粒子的SEM圖像

（c）NCM@LBO-S（x = 10）粒子的SEM圖像

（d）NCM@LBO-S（x = 15）粒子的SEM圖像

圖2?TEM圖像及HR-TEM圖像

（a）NCM和（b）NCM@LBO-S（x = 10）樣品的TEM圖像

（c）NCM和（d）NCM@LBO-S（x = 10）樣品的界面的HR-TEM圖像

【研究內容】

研究發現，鋰快離子導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過程中，電解液中HF侵蝕正極材料，造成材料性能快速衰減的難題。鋰快離子導體玻璃具有優異的鋰離子電導率，有效改善了鋰離子在正極材料的擴散速率，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在特殊環境條件下對儲能和動力電池的需求，具有極高的商業應用價值。

該研究成果發表在Electrochimica Acta上。相關研究工作得到國家自然科學基金、中科院“西部之光”項目等的資助。

原文鏈接：http://www.cas.cn/syky/201708/t20170804_4610609.shtml

文獻鏈接：Li₂O-B₂O₃-Li₂SO₄ modified LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂ cathode material for enhanced electrochemical performance（lectrochimica Acta,2017,DOI:10.1016/j.electacta.2017.07.068）

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