科技日?qǐng)?bào)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(guó)地聯(lián)合工程研究中心聯(lián)合清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院，針對(duì)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(wèn)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(guó)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(huì)嚴(yán)重?fù)p害電池性能。昆明理工大學(xué)王丁、段建國(guó)、王賢樹等人聯(lián)合清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院教授李寶華團(tuán)隊(duì)，巧妙利用了殘鋰化合物的堿性特征，通過(guò)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(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在經(jīng)過(guò)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(zhǎng)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(wèn)題，而且突出了界面設(shè)計(jì)在推動(dòng)電池技術(shù)進(jìn)步中的重要意義，為未來(lái)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(guó)地聯(lián)合工程研究中心長(zhǎng)期致力于鋰、鈉離子電池正極材料的制備研究，近年來(lái)在諸多國(guó)際學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表了一系列高水平論文，受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注和引用。