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新一代动力锂离子电池富锂锰基正极材料研究成果

时间:2024-04-16 预览:1 source:新闻中心

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  新一代动力锂离子电池富锂锰基正极材料的研究成果主要集中在提高电池能量密度、循环寿命和安全性等方面。

  富锂锰基正极材料具有极高的放电比容量,达到300mAh/g,是当前商业化应用磷酸铁锂和三元材料等正极材料放电比容量的一倍左右。因此,它被视为新一代高能量密度动力锂电池正极材料的理想之选。然而,要将其实际应用于动力锂电池,仍需要解决一些关键科学和技术问题,如降低首次不可逆容量损失、提高倍率性能和循环寿命,以及抑制循环过程的电压衰减。

  为了解决这些问题,研究团队已经开发了一种新颖的气固界面改性方法。这种方法让富锂锰基正极材料颗粒表面形成均匀氧空位,从而大大提高了该材料的首次充放电效率、放电比容量和循环稳定性。同时,他们利用各种先进的分析表征手段和理论计算,研究了氧空位存在下的锂离子脱嵌机制,提出了通过提高晶格氧的活性来改善富锂锰基正极材料的首次充放电效率和倍率性能的新思路。

  此外,富锂锰基正极材料还具有一些其他优势,如较低的成本和良好的安全性能。相对于昂贵的钴和镍,富锂锰基材料更为廉价,在大规模生产中有较高的经济性。同时,在高温和过充放电等条件下,富锂锰基材料比钴材料更不容易引起锂电池的过热和燃烧等安全事故。

  然而,富锂锰基正极材料也存在一些挑战,如循环寿命相对较短,电化学稳定性相对较差。在长时间充放电循环使用后,富锂锰基材料往往会发生结构变化和颗粒团聚等现象,导致电池容量损失和循环寿命下降。特别是在高电压和高温条件下,容易发生结构破坏和锂离子的丢失。

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