| 成果简介： |
1、课题来源与背景 蓬勃发展的储能市场一直在大力推动研发先进的锂离子电池，尤其正极材料的研发是实现高能量密度和低成本前景的关键。在目前使用的嵌脱反应正极中，层状氧化物，特别是基于LiNiO2的层状氧化物，作为最有前景的候选材料之一，而得到了广泛关注。 富镍层状镍钴锰氧化物正极材料(LiNixCoyMnzO2，x>0 .5)由于其相对较高的容量和合理的价格而被认为是目前最具商业价值的锂离子电池正极材料之一。另外，这些材料可以充电至更高的4 .5V电压，这可以进一步提高富镍正极材料的能量密度。在不改变现有的锂离子电池的制造工艺的前提下，更高的充电截止电压使其具有更大吸引力。但是，富镍正极材料会发生不可逆的相变，并且在循环过程中电荷转移电阻会不断增加。在高温下，这种现象会更加突出。限制了富镍正极材料大规模应用的另一个严重问题是电解质的分解和高截止电压下正极/电解质界面(CEI)上的有害副反应。这种降解过程在高温下会加剧或速，导致活性锂的损失和长时间循环后容量的下降。因此，高压富镍正极材料的广泛使用仍然具有挑战性。 2、技术原理及性能指标 （一）技术原理 本发明所提供的一种高镍三元电极复合材料，包括钨掺杂的三元电极材料以及包覆在所述钨掺杂的三元电极材料外表面的氧化铝； 所述钨掺杂的三元电极材料的分子式为：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。 根据发明，将高价态的钨元素在高镍三元电极材料中均匀掺杂，增加了高镍正极材料的结构稳定性，同时并降低了Li+/Ni2+阳离子的混排程度，对锂镍混排具有较好的抑制效果。这种稳定作用有利于Li+的传输动力学，因此可提供优异的电化学性能。氧化铝包覆层可以防止正极表面直接与电解质接触，形成物理屏障，从而改善了电极材料的循环稳定性。此外，表面包覆层可以减少副反应的发生，从而影响CEI层的界面性能。 本发明所提供的一种所述的高镍三元电极复合材料的制备方法，包括以下步骤： (a)、将钨掺杂的三元电极材料的前驱体与锂源化合物混均后，烧结得到钨掺杂的三元电极材料； (b)、将步骤(a)得到的所述钨掺杂的三元电极材料与氧化铝混匀后，烧结得到所述高镍三元电极复合材料。 （二）性能指标 锂离子电池首次放电容量≥185.5mAh/g，首次充放电效率≥88.7%，50次循环后容量保持率≥84.7%。 3.技术的创造性与先进性 (1)本发明所提供的高镍三元电极复合材料，在钨掺杂实现减轻锂镍混排影响的同时，表面包覆的氧化铝材料可降低由高温导致的电解液腐蚀活性材料所带来的影响，使该高镍三元电极复合材料在高温和高电压下的电化学性能得到提高与改善。 (2)本发明所提供的高镍三元电极复合材料的制备方法，工艺流程方便、简单，所得到的复合材料粒度分布均匀，球形度高。 (3)本发明所提供的锂离子电池，在首次效率和长循环保持率上均具有明显优势。 4.技术的成熟度，适用范围和安全性 本发明所提供的一种锂离子电池，包括所述的高镍三元电极复合材料制备得到的正极。该电池在高温和高电压下的循环寿命与容量保持率均得到提高，倍率性能也得到了改善。 本发明推出的高镍三元电极复合材料及锂离子电池适合于工业化生产，在新能源汽车领域有着广阔的应用前景，该技术的应用，产品动力性能良好，生产工艺优化，大大减少能耗，节约用电，采用自动化生产减少人工操作，提高产品生产安全性。 5、应用情况及存在的问题 蓬勃发展的储能市场一直在大力推动研发先进的锂离子电池，尤其正极材料的研发是实现高能量密度和低成本前景的关键。在目前使用的嵌脱反应正极中，层状氧化物，特别是基于LiNiO2的层状氧化物，作为最有前景的候选材料之一，而得到了广泛关注。本发明所提供的一种锂离子电池，包括所述的高镍三元电极复合材料制备得到的正极。该电池在高温和高电压下的循环寿命与容量保持率均得到提高，倍率性能也得到了改善。本技术成果转化收入110325.28万元，净利润12078.13万元，纳税2340.11万元。 由于该技术应用涉及多种工艺程序，存在工艺耗时相对较长的问题。 6、历年获奖情况 本技术成果共申请发明专利1项并获得授权。 |
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