锂离子电池高镍正极材料的合成研究

近日，iChEM研究人员、厦门大学杨勇教授课题组最近与美国布鲁克海文国家实验室的王丰博士课题组以及阿贡国家实验室KhalilAmine博士课题组等开展紧密合作，在锂离子电池高镍正极材料合成研究上取得重要进展,有关成果以论文的形式发表在AdvancedMaterial,2017,1606715。

发展能量密度高达300Wh/kg的电池体系是国际上非常关注的新一代锂离子电池，而高镍正极材料是其中必不可少的正极材料体系。但是由于高镍正极材料(尤其是当镍含量高于0.7时)合成较为困难，其容量发挥和循环稳定均容易表现不佳。该研究工作通过多种谱学表征技术，如原位x-射线衍射,x-射线吸收谱，中子衍射谱和高分辨固体核磁谱证实控制合适的合成温度(~850oC)和反应时间，可以得到结晶性好，离子混排度低的LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2的正极材料，在3.0-4.3V电位区间,10mA/g电流密度条件下，其可逆放电容量可达197mAh/g，50周的循环容量保持率可高达93.5%。在3.0-4.5V的电位区间，可逆放电容量高达240mAh/g。该论文同时还通过合适的热力学与动力学分析，详细讨论了各种制备条件对高镍材料晶粒生长与阳离子混排过程的影响（见附图）。

该论文第一作者为杨勇教授课题组2015届毕业的王大为博士，厦门大学为共同通讯单位。该论文工作得到了国家自然科学基金委重点项目（No.21233004)，基金委界面电化学创新群体(No.21621091)、国家重点基础研发专项(No.2016YFB0901500)的部份资助。