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王振波教授:锂离子电池富锂锰基正极材料的可控制备与性能研究(报告)
2022年11月18日 发布 分类:行业要闻 点击量:120
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由于电动汽车、消费类(3C)电子产品和储能装置等对锂离子电池的能量密度提出了更高要求,因此发展高比容量、高电压正极材料以提升电池能量密度成为研究热点。欧美、日本和中国都制定了明确的电池路线图,即在未来五到十年内,将锂离子电池单体的能量密度从现在的200~250 Wh/kg提高到300~500 Wh/kg。

目前商业化应用的正极材料,主要有锰酸锂(LiMn2O4)、磷酸铁锂(LiFePO4)、钴酸锂(LiCoO2)、镍钴锰酸锂(LiNixCoyMn1-x-yO2)及镍钴铝酸锂(LiNixCoyAl1-x-yO2)。上述材料的实际比容量为110~200mAh/g。相比于商业化负极材料(石墨负极比容量为372 mAh/g,硅基负极比容量为2000 mAh/g),正极材料能量密度提升已成为锂离子电池发展的关键因素。

富锂锰基正极材料(Li2MnO3•LiNixCoyMn1-x-yO2凭借高比容量、高工作电压及低成本等优势,有望成为新一代低成本、高能量密度(大于300 Wh/kg)锂离子电池的主要候选正极材料之一,具有潜在的商业应用价值。自2022年以来,巴斯夫杉杉、当升科技、华友钴业等企业已先后投入富锂锰基正极材料的研发,市场关注度正在快速增加,无论是在国际还是国内都红得发紫。


富锂锰基正极材料结构示意图

富锂锰基正极材料的发展关键

从性能来看,富锂锰基正极材料无疑有着巨大的优势,其克容量最高可达320 mAh/g,远高于磷酸铁锂正极材料和三元正极材料。然而对于富锂锰基正极材料,其充放电过程中晶体结构的动态演化及其与电化学特性间的关系尚未得到全面理解,电极反应动力学缓慢、电压滞后、电压衰减快等问题仍是亟待解决的技术瓶颈。

为了改善富锂锰基正极材料的电化学性能,深圳大学/哈尔滨工业大学王振波教授所在的课题组对探索其电极反应机理及调控机制开展一系列研究工作,例如晶粒生长调控、局域结构调控、电压滞后及衰减机制研究以及阳离子无序结构调控等。这些成果他将在12月7-9日在珠海举办的“2022年全国新能源粉体材料暨增效辅材创新发展论坛(第二届)”上进行汇报,报告名为《锂离子电池富锂锰基正极材料的可控制备与性能研究》。到底富锂锰基正极材料能走多远,就让我们拭目以待吧!

关于报告人


王振波,博士,1973年生,现任深圳大学材料学院教授,博士生导师。国家科技创新领军人才(第四批)、科技部中青年科技创新领军人才;黑龙江省“龙江学者”特聘教授;山东省泰山产业领军人才;江苏省“双创”人才;连续6年(2014-2019)入选Elsevier中国高被引科学家。1998年、2003年和2006年分别获哈尔滨工业大学学士、硕士和博士学位。1998年毕业留校任教至今,历任讲师、副教授和教授。2006-2007年赴美国波多黎各大学从事博士后科学研究工作。研究方向为化学电源、电催化、纳米电极材料;主持国家自然科学基金3项,装备发展部项目1项;作为技术负责人完成863项目1项,黑龙江省“百千万”工程科技重大专项1项,其他省部级项目及企业课题20多项。针对高性能锂离子电池、低温燃料电池和超级电容器的关键技术进行了系统、持续、深入的研究。以第一作者或通讯作者在Nature Catalysis(1篇)、Adv. Mater.(1篇)、Angew. Chem. Int. Ed.(1篇)、Energy Environ. Sci.(2篇)、Adv. Funct. Mater. (1篇)、ACS nano(1篇)、Nano Energy(7篇)、Applied Catalysis B: Environ(3篇)、Small(2篇)、Chemistry of Materials(1篇)、J. Mater. Chem. A(15篇)、Energy Storage Materials(2篇)等上发表论文200多篇,他引超过6500次,H因子高达44。

 

2022珠海新能源论坛会务组

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