| 成果簡介： |
1、課題來源與背景 蓬勃發展的儲能市場一直在大力推動研發先進的鋰離子電池，尤其正極材料的研發是實現高能量密度和低成本前景的關鍵。在目前使用的嵌脫反應正極中，層狀氧化物，特別是基于LiNiO2的層狀氧化物，作為最有前景的候選材料之一，而得到了廣泛關注。 富鎳層狀鎳鈷錳氧化物正極材料(LiNixCoyMnzO2，x>0 .5)由于其相對較高的容量和合理的價格而被認為是目前最具商業價值的鋰離子電池正極材料之一。另外，這些材料可以充電至更高的4 .5V電壓，這可以進一步提高富鎳正極材料的能量密度。在不改變現有的鋰離子電池的制造工藝的前提下，更高的充電截止電壓使其具有更大吸引力。但是，富鎳正極材料會發生不可逆的相變，并且在循環過程中電荷轉移電阻會不斷增加。在高溫下，這種現象會更加突出。限制了富鎳正極材料大規模應用的另一個嚴重問題是電解質的分解和高截止電壓下正極/電解質界面(CEI)上的有害副反應。這種降解過程在高溫下會加劇或速，導致活性鋰的損失和長時間循環后容量的下降。因此，高壓富鎳正極材料的廣泛使用仍然具有挑戰性。 2、技術原理及性能指標 （一）技術原理 本發明所提供的一種高鎳三元電極復合材料，包括鎢摻雜的三元電極材料以及包覆在所述鎢摻雜的三元電極材料外表面的氧化鋁； 所述鎢摻雜的三元電極材料的分子式為：LiNixCoyMnzW(1?x?y?z)O2，其中，0 .5≤x≤0 .9，0≤y≤0 .5，0≤z≤0 .5，1?x?y?z＞0。 根據發明，將高價態的鎢元素在高鎳三元電極材料中均勻摻雜，增加了高鎳正極材料的結構穩定性，同時并降低了Li+/Ni2+陽離子的混排程度，對鋰鎳混排具有較好的抑制效果。這種穩定作用有利于Li+的傳輸動力學，因此可提供優異的電化學性能。氧化鋁包覆層可以防止正極表面直接與電解質接觸，形成物理屏障，從而改善了電極材料的循環穩定性。此外，表面包覆層可以減少副反應的發生，從而影響CEI層的界面性能。 本發明所提供的一種所述的高鎳三元電極復合材料的制備方法，包括以下步驟： (a)、將鎢摻雜的三元電極材料的前驅體與鋰源化合物混均后，燒結得到鎢摻雜的三元電極材料； (b)、將步驟(a)得到的所述鎢摻雜的三元電極材料與氧化鋁混勻后，燒結得到所述高鎳三元電極復合材料。 （二）性能指標 鋰離子電池首次放電容量≥185.5mAh/g，首次充放電效率≥88.7%，50次循環后容量保持率≥84.7%。 3.技術的創造性與先進性 (1)本發明所提供的高鎳三元電極復合材料，在鎢摻雜實現減輕鋰鎳混排影響的同時，表面包覆的氧化鋁材料可降低由高溫導致的電解液腐蝕活性材料所帶來的影響，使該高鎳三元電極復合材料在高溫和高電壓下的電化學性能得到提高與改善。 (2)本發明所提供的高鎳三元電極復合材料的制備方法，工藝流程方便、簡單，所得到的復合材料粒度分布均勻，球形度高。 (3)本發明所提供的鋰離子電池，在首次效率和長循環保持率上均具有明顯優勢。 4.技術的成熟度，適用范圍和安全性 本發明所提供的一種鋰離子電池，包括所述的高鎳三元電極復合材料制備得到的正極。該電池在高溫和高電壓下的循環壽命與容量保持率均得到提高，倍率性能也得到了改善。 本發明推出的高鎳三元電極復合材料及鋰離子電池適合于工業化生產，在新能源汽車領域有著廣闊的應用前景，該技術的應用，產品動力性能良好，生產工藝優化，大大減少能耗，節約用電，采用自動化生產減少人工操作，提高產品生產安全性。 5、應用情況及存在的問題 蓬勃發展的儲能市場一直在大力推動研發先進的鋰離子電池，尤其正極材料的研發是實現高能量密度和低成本前景的關鍵。在目前使用的嵌脫反應正極中，層狀氧化物，特別是基于LiNiO2的層狀氧化物，作為最有前景的候選材料之一，而得到了廣泛關注。本發明所提供的一種鋰離子電池，包括所述的高鎳三元電極復合材料制備得到的正極。該電池在高溫和高電壓下的循環壽命與容量保持率均得到提高，倍率性能也得到了改善。本技術成果轉化收入110325.28萬元，凈利潤12078.13萬元，納稅2340.11萬元。 由于該技術應用涉及多種工藝程序，存在工藝耗時相對較長的問題。 6、歷年獲獎情況 本技術成果共申請發明專利1項并獲得授權。 |
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