北大研究出新型富锂锰基动力电池正极材料,比能量密度1380Wh/kg!

2019-10-08      1746 次浏览

高性能锂离子电池正极材料是限制下一代高能量密度锂离子电池发展的瓶颈。因此开发长循环,高倍率的锂离子电池正极材料城为目前研究的热点之一。层状的富锂锰基正极材料具有诸多优点,例如高的比容量,成本低、环境友好等,但是这种材料也具有很大的缺陷例如循环性能差,倍率性能差导电性差以及严重的电压降问题等。目前对于富锂锰基材料的研究主要集中在提高材料的循环性能,倍率性能以及减少电压降等方面。近年来,各大电池厂商富锂锰基电池研究成果突飞猛进。


11月22日,从国家科技部网站获悉,在国家重点研发计划的支持下,北京大学夏定国教授团队在开展新型高比能锰基正极材料研究中,一举突破了掺杂、包覆、纳米形貌等传统改性方法的限制,将LiMO2相与单层Li2MnO3相复合制备出了一种O2构型的富锂锰基动力电池正极材料。


据悉,这种正极材料具有400mAh/g以上的放电比容量和1380Wh/kg以上的比能量密度,为开发比能量大于500Wh/kg的新型锂离子电池提供了可能是目前国内外已报道的具有最高比能量密度的锂离子电池富锂锰基正极材料。




夏定国教授


该研究为新型高比能量锂离子电池正极材料的设计思路提供了新的方向,并突破了国外层状富锂锰基材料专利(O3构型)的限制,对于我国锂离子动力电池产业的健康发展有重要意义。研究成果“AHigh-CapacityO2-TypeLi-RichCathodeMaterialwithaSingle-LayerLi2MnO3Superstructure(一种具有单层Li2MnO3超结构的高容量O2构型富锂材料)”已于2018年3月在AdvancedMaterials(《先进材料》)上发表。


正极材料是决定锂离子电池性能的关键材料之一,在锂电池的总成本中占据40%以上的比例,也是目前商业化锂离子电池中主要的锂离子来源,其性能和价袼对锂离子电池的影响较大。目前研制成功并得到应用的正极材料主要有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料镍钴锰酸锂(NCM)和镍钴铝酸锂(NCA)等。


今年8月,在工信部发布的《新能源汽车推广应用推荐车型目录(2018年第8批)》中,两款搭载遨优动力富锂锰基电池的车型成功入围,这也是富锂锰基电池技术路线首次出现于推荐目录。


今年5月,遨优动力宣布其首款富锂锰基动力电池通过国家强检,这也是我国第一款通过国家强检的富锂锰基动力电池。目前遨优动力的富锂锰基电池产品单体能量密度已经达到220Wh/kg,系统能量密度140-160Wh/kg,部分产品电芯能量密度可达到240Wh/kg。


据电池中国网了解,国内除遨优动力外,江特电机量产富锂锰基材料的技术已达国际先进水平,制造工艺也已申请了专利;此外,国轩高科有一项富锂锰基正极材料的制备方法发明专利。可以预见,富锂锰基正极材料的前途非常广阔。


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