2023年6月,实验室副主任王红强教授作为项目负责人的广西创新驱动发展专项资金项目“低成本、高电压镍锰酸锂电池的研发与产业化应用示范”(桂科AA19182020,财政经费1000万元)顺利通过验收。
锂离子电池追求更高的能量密度和安全性。提升锂离子电池的电压就能提升其能量密度,市场上锂离子电池的电压为3.75V,镍锰酸锂为正极的锂离子电池具有4.5V的高电压,并且该正极材料为稳定的尖晶石结构,电池具有良好的安全性。然而,由于该材料会发生姜泰勒效应、锰的溶解及与电解液的不匹配等问题,影响了该材料及电池的市场化。该项目针对镍锰酸锂材料合成难度大、首次库伦效率低,镍锰酸锂电池的循环稳定性差、热稳定性和安全性能差的问题,对镍锰酸锂电极材料和电池体系的性能进行研究,获得高性能单晶形貌镍锰酸锂的固相反应法合成工艺,研发钛掺杂形貌改进方法合成了削角八面体镍锰酸锂单晶形貌,显著提高了其物理化学性能;成功研发镍锰酸锂正极材料固相反应法生产技术。采用表面包覆的方法成功研发了性能优良的镍锰酸锂正极材料,包覆后的镍锰酸锂性能稳定性大大提升,其中氧化铝包覆方法工艺简单,易实现工业化,包覆后镍锰酸锂循环2000次后容量保持率提升到93.9%。研发了电解液用丁酸酐BA功能添加剂,将镍锰酸锂的初始放电比容量提升到137.3 mAh g-1。形成了以镍锰酸锂正极材料和以石墨为负极的锂离子电池体系,制备了4.5V高电压平台的锂离子电池。
验收现场照片