3、富锂锰基材料的改性研究:研究者通过如体相掺杂、表面包覆、液相后处理、气相后处理和新型结构设计和构筑等一系列方法对富锂锰基材料进行改性研究。 1)元素掺杂:元素掺杂可以提高材料晶体结构的稳定性,增强与氧的结合能,减少氧流失,提高离子或电子导电率,进而改善材料的循环和倍率性能;研究发现,元素掺杂可稳定晶体结构,抑制阳离子迁移及层状结构向尖晶石结构的转化,减小材料的循环电压降,并提升容量和循环性能。锂位低价元素Na+、K+ 的掺杂,起到柱撑结构、使锂层层间距增大,促进Li+的脱嵌。锂位高价元素Ti4+、Nb5+的掺杂,可以增强Me—O键,抑制层状结构向尖晶石相的转变;过渡金属位阳离子掺杂,可以增强掺杂元素和氧的键能,减少氧流失,稳定材料结构;氧位F掺杂,可以减小晶格氧流失,降低材料内阻。
2)表面后处理:由于LMR材料在大于4.5 V充电过程中,会发生严重的氧流失现象,使材料从层状结构向尖晶石结构转变,造成严重的电压降,这也是制约LMR材料广泛应用的关键。研究者发现对其进行表面后处理,如液相处理、气相处理,可以在材料表面形成稳定的尖晶石相或使表面氧失活,抑制循环过程中的电压降。
3)新型特殊结构设计:材料的微观结构对性能具有决定性的作用,常规的掺杂、包覆和后处理改性对材料性能的提升具有明显的改善作用,但达不到实用,因此有必要采用多种改性方法相结合的方式以及开发新型的结构(如单晶结构、复合结构、组成调控和梯度结构等)解决富锂锰基材料所面临的问题。
4、除了在正极部分,通过掺杂、包覆、修饰和路径优化等方案外,固态电解质也能够明显减少正极与电解质之间的活性接触,起到结构稳定的作用。同时,固态电解质也能够适配更高工作电压的富锂锰基电池,发挥其最大的性能潜力。
5、富锂锰基材料具有容量更大、成本更低、安全性更高等优势,目前已经吸引了包括宁夏汉尧、宁波富理、当升科技、容百科技、广东聚圣等多家公司进行研发制备。相信未来随着固态电池的落地,富锂锰基电池也会挤占目前动力电池的布局。
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