國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“新能源汽車”重點(diǎn)專項(xiàng)2016年度立項(xiàng)項(xiàng)目“高比能量動力鋰離子電池開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)攻關(guān)”在高鎳正極材料研發(fā)方面取得突破性進(jìn)展。
項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)在第一階段通過基礎(chǔ)配方實(shí)驗(yàn)，解決了高鎳系材料放電比容量低、首效低的技術(shù)難題，結(jié)合前驅(qū)體控制結(jié)晶合成技術(shù)、富氧氣氛二次固相合成技術(shù)和配方調(diào)整、包覆技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，提高Ni2+氧化成Ni3+氧化程度，減少材料表面與電解液接觸，降低材料表面殘余Li量，在不提高Ni含量的前提下，將高鎳系材料首次放電容量提高至≥206mAh/g，首效≥90%，振實(shí)密度≥2.1g/cm3，磁性雜質(zhì)含量≤40ppb，pH≤11.7，擁有一條20t/月中試生產(chǎn)線。
同時(shí)，針對當(dāng)前前驅(qū)體中Ni、Co、Mn三種元素連續(xù)梯度制備困難以及均勻性不好控制的技術(shù)難題，項(xiàng)目組采用Ni、Co、Mn三種溶液單獨(dú)配制，各自通過設(shè)計(jì)程序精確控制流量進(jìn)入反應(yīng)釜的新思路，設(shè)計(jì)、制作了100升實(shí)驗(yàn)裝置，編制完成控制程序，對制備工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了前驅(qū)體中三種元素從核到殼按任意曲線連續(xù)梯度分布，從而大幅降低因組分突變而導(dǎo)致的材料在體積效應(yīng)、應(yīng)力等方面的不均勻性，減少顆粒在充放電過程中的微裂紋，提高容量保持率。該方法同時(shí)提高了前驅(qū)體的批次均一性，合成的前驅(qū)體為二次球型結(jié)構(gòu)、粒徑及組分梯度分布可控、振實(shí)密度高于1.8g/cm3。
以上結(jié)果，為高鎳三元正材料的組分及梯度精細(xì)設(shè)計(jì)、為開發(fā)高比容量、長壽命的梯度高鎳正極材料打下了良好的基礎(chǔ)。
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