PDF《一、项目名称》

并在此基础上合成 LiZrO2 渗透性掺 杂包覆三元正极材料,进一步克服了 LiTiO2 导电性差的问题,不仅有利于提高 材料的循环稳定性,还提高了材料的能量密度. 2.发现一维棒状结构和晶面取向对材料结构和性能的重要影响规律.制备 了一维棒状结构正极材料. 相对于传统的二次微米级球型正极材料,这种密实连 续的棒状结构不仅可有效缩短锂离子和电子的迁移路径, 还可以减少电极材料微 裂隙的存在,减少 SEI 膜的形成,降低电池的内阻和极化;

此外,稳定的棒状结 构还可以赋予电极材料更好的结构稳定性和适应电极内部应力变化的能力, 保证 结构的完整性. 发展了控制晶化法制备前驱体的新工艺,合成一种亚微米级的多 切面的 LiMn2O4 正极材料,通过控制晶面生长取向,稳定材料结构,改善了材料 的电化学性能,进一步证实了晶面取向对电极材料的重要性. 3.系统研究了煅烧气氛中富氧对三元正极材料电化学性能的结构机理的影 响机理. 煅烧气氛中氧浓度增加, 有利于层状结构正极材料的形成, 结晶度变好, 所形成的三元材料具有更规则的层状结构,结构中 阳离子混排 程度得到有效 抑制. 本项目在三元正极材料的可控合成、包覆及掺杂等方面研究取得重要进展, 共发表 SCI 论文

40 余篇,授权

10 发明专利

2 项,其中

8 篇代表性论文共被 SCI 他引

406 次,2 篇ESI1%高被引论文,单篇最高被引

115 次.

四、客观评价 于2014 年在 JOURNAL OF POWER SOURCES 期刊上发表的《An approach to application for LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 cathode material at high cutoff voltage by TiO2 coating 》 文章中首次制备了锐钛矿型 TiO2 包覆的 LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 正极材料, 研究发现, TiO2 包覆层一方面能抑制电极材料与电解液之间的反应, 从而降低电 荷转移阻抗,同时也能减少因正极材料的分解而产生的热量;

另一方面,通过在 正极材料表面引入键能较强的 Ti-O 键,降低了材料的表面活性,从而减少氧气 释放量, 因此大大地提高了三元正极材料的循环性能、 倍率性能以及热稳定性能. 世界著名科学家, 韩国首尔国立大学 Choi, Jang Wook 教授在 NATURE REVIEWS MATERIALS 期刊上发表的《Promise and reality of post-lithium-ion batteries with high energy densities》文章中提到用锐钛型 TiO2 对材料表面进行包覆等措施,可 以有效地解决材料的失效机制,从而提高电极材料的电化学性能.此外,韩国蔚 山国家科学技术研究院的著名能源材料科学家Cho, Jaephil等人在ADVANCED ENERGY MATERIALS 期刊上发表的《Self-Induced Concentration Gradient in Nickel-Rich Cathodes by Sacrificial Polymeric Bead Clusters for High-Energy Lithium-Ion Batteries》文章中也引用该篇代表性论文,并肯定了采用金属氧化物 对电极材料表面进行包覆修饰,可以达到大幅度提高电性能的目的. 于2014 年在 JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A 期刊上发表的 《 Infiltrative coating of LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 microspheres with layer-structured LiTiO2: towards superior cycling performances for Li-ion batteries 》文章中通过水 解金属醇盐的方法,一步合成嵌锂化合物纳米级层状 LiTiO2 渗透性掺杂包覆的 三元正极材料,并揭示了改性历程、改性机理以及方法的优越性,为材料的开发 及应用提供思路.该篇代表性论文北京大学潘峰教授等人发表在 NANO LETTERS 期刊上的《Aligned Li+ Tunnels in Core Shell Li(NixMnyCoz)O-2@LiFePO4 Enhances Its High Voltage Cycling Stability as Li-ion Battery Cathode》文章所引用,并借鉴该方法制备出的 NMC 表面包覆 LiFePO4 纳米颗粒的材料,在材料特定区域的透射图中可以看到 NMC 的原始结构上包覆 了一层 LiFePO4 颗粒, 通过截面的高分辨率透射电镜图可以观察到在粒子的界面 处形成了一系列相互连接 Li+的传输通道,这有利于提高电极材料的电化学性能. 于2014 年在 JOURNAL OF POWER SOURCES 期刊上发表的文章《Cerium fluoride coated layered oxide Li1.2Mn0.5Ni0.13Co0.13O2 as cathode materials with improved electrochemical permance for lithium ion batteries 》首次将 CeF3 用作富 锂层状正极材料的表面包覆材料,并使 CeF3 包覆层的厚度控制在纳米尺度.具有高离子电导性、耐HF 侵蚀的CeF3 作为用作富锂正极材料Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2 的表面包覆材料具有重要的研究意义. 该篇代表性论文被 包括明斯特大学的 Stefano Passerini 教授等人发表在 ADVANCED ENERGY MATERIALS 期刊上的 《Lithium- and Manganese-Rich Oxide Cathode Materials for High-Energy Lithium Ion Batteries》文章以及浙江大学涂江平教授等人发表在 JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A 期刊上的《A peanut-like hierarchical micro/nano-Li1.2Mn0.54Ni0.18Co0.08O2 cathode material for lithium-ion batteries with enhanced electrochemical performance》文章在内的多篇 SCI 文章所引用,引文中 指出了采用表面包覆改性的方式可以通过避免正极材料与电解液的直接接触, 从 而减少充电壁垒以及抑制 SEI 膜厚度的增加,进而提高材料的电化学性能. 于2015 年在 JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRYA 期刊上发表的 《Facile synthesis of one-dimensional LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 microrods as advanced cathode materials for lithium ion batteries》文章中制备出一维棒状结构 LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 正极材料.相对于传统的二次微米级球型正极材料,这种密 实连续的棒状结构不仅可有效缩短锂离子和电子的迁移路径, 还可以减少电极材 料微裂隙的存在,减少 SEI 膜的形成,降低电池的内阻和极化;