学术成果

构建异质结构、发展具有高容量高稳定性的高电压尖晶石正极材料

发表时间：2017-07-14 11:21作者：

由于丰富矿物储量和廉价的原材料，高比能量锰基正极材料在高能量密度锂离子电池上的应用具有竞争优势，其中层状锰基材料Li1+x[MnM]1-xO2以高比容量、5V尖晶石材料Li[Ni0.5-xMn1.5+x]O4 以高工作电压，成为最具应用前景的正极材料体系。

但以上两种高比能量锰基正极材料存在一些共性问题，例如循环稳定性较差，使用寿命亟待提高；在高电压下材料表面的变化更加复杂，界面稳定性需从电极材料和电解质体系角度共同解决。我们采用锂离子快导体材料进行表面协同包覆，实现R-3m/Fd3m以及 Fd-3m / P4332异质结构的设计，材料循环稳定性和界面稳定性的改善取得了显著效果。同时，针对在高电压高温条件下高比能量锰基正极材料表面问题，开发了新型PVFM基锂单离子导体固态电解质，匹配后有效抑制了锰的溶解，提高了界面稳定性和相容性，解决了电解质阴离子浓差极化造成的电压降和容量衰减问题。高电压尖晶石材料1 C下室温容量达到145.1 mAhg-1，接近理论容量，300循环容量保持率达到96.5%，55 °C在3.0-4.95 V范围内循环50次容量保持率提高到85.51%。