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新一代高能量密度动力锂电池正极研究

2024-03-27 13:48:11   来源:《全球工程前沿2022》   编辑:程波   查看:201
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简介:随着新能源汽车行业的快速发展,开发兼具高能量密度、高功率、长寿命、低成本的动力电池成为新能源汽车行业的必然选择。

(摘录自《全球工程前沿2022》,中国工程院全球工程前沿项目组编)

随着新能源汽车行业的快速发展,开发兼具高能量密度、高功率、长寿命、低成本的动力电池成为新能源汽车行业的必然选择。在锂电池正极材料方面,现有的氧化物正极材料受限于其较低的理论容量,无法满足未来动力电池的性能要求,为了获得更高的能量密度,需发展具有更高容量的正极材料。

目前,下一代动力电池正极研发主要集中于高电压钴酸锂、高镍三元(镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂)和富锂锰基等高单位容量正极材料上。对于高电压钴酸锂材料,需通过多元素掺杂技术突破钴酸锂脱嵌锂的电压上限,提升钴酸锂的放电能量与循环稳定性;对于高镍三元材料,通常通过元素掺杂、表面包覆、晶面优化(单晶)等协同手段,提升高镍三元正极材料(镍含量大于或等于 0.8)的比容量和循环稳定性;对于富锂锰基材料,则需要深入探测其充放电过程机理,通过元素掺杂、晶型优化(O2或 O3)、表面包覆、浓度梯度设计等协同手段,抑制充电时氧气释放和过渡金属位点迁移,保证高比容量和长寿命。在解决上述问题的同时,还需解决相关材料的稳定性、材料与电解质界面稳定性等问题。同时,由于新型正极材料的充电截止电压已超过传统液态电解质电压窗口的上限,还需要现有电解质的改性或逐步过渡到固态电解质上。

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