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湘潭大学新能源材料研究所

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研究背景

来源: 发布时间:2021-09-17 浏览量:

对 全球变暖的广泛关注鼓励消费者用电动汽车取代内燃机汽车,以减少温室气体的排放和对化石燃料的需求。然而,电动汽车要求满足300英里的行驶里程,更长的 使用寿命和成本效益的要求。锂离子电池(LIBs)目前被认为是电动汽车和混合动力汽车(HEVs)最先进的动力源。在LIBs中,正极材料决定了 LIBs的容量,因此提高其能量密度、容量保持率、热稳定性以及降低成本是商业化面临的挑战。在层状正极材料中,高镍正极材料因其理论容量大、成本低、工 作电压高而被认为是下一代正极材料。随着Ni含量的增加,能量密度增加,而钴的含量降低,也将进一步降低材料成本。

但 是,由于Co和Mn的不足,高镍低钴正极会出现不可逆相变引起的机械损伤、储存过程中的化学不稳定、正极与电解液之间的副反应导致正极的结构退化、倍率性 能和稳定性衰退、热稳定性变差。其中,容量衰减的主要原因之一是由H2-H3相变引起的机械应力。在4.2V时,各向异性晶格体积发生变化,微裂纹沿颗粒 表面扩散,形成电解液向颗粒内部渗透的微通道。微裂纹的产生和正极-电解液的副反应进一步导致结构失稳和容量损失。随着镍含量的增加,机械性能的恶化会加 剧,这是在电动汽车中应用高镍正极时需要考虑的问题。目前,掺杂和表面镀膜策略是抑制相变和正极-电解液界面寄生侧反应的研究热点。

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