[01917712]钠离子电池用层状锰基正极材料

钠离子电池与锂离子电池工作原理相似。由于钠资源丰富，成本低廉，钠离子 电池有望成为锂离子电池在大型储能系统及低速电动车领域的替代产品，近年来发 展迅速。钠离子电池的发展离不开高性能电极材料的研发。开发能够快速、稳定储 钠的电极材料是促进钠离子电池的商业化进程关键。具有高比容量、易于合成等优 点的层状氧化物正极材料，已被广泛认为最具潜力的正极材料之一。然而大的钠离 子在脱嵌过程中动力学缓慢且易引发该类材料发生严重的相结构变化，导致电池的 倍率性能和循环性能不佳。 本成果聚焦钠离子电池层状锰基正极材料的关键科学问题，通过对化学组成优 化、相结构调控和粒径分布控制，实现反应动力学与电荷存储机制的调控，制备出 系列新型高性能层状锰基正极材料，该类材料具有高能量密度和长循环寿命，且能 适应-40 到 50 oC 的宽温域。半电池关键性能参数：首圈库伦效率≥90%，比容量≥140 mAh/g ，能量密度≥400 Wh/kg ，容量保持率 1000 圈循环保持率≥80% 。关键技术包 括：(1)材料设计：基于前期在化学组成优化的研究基础，可以根据目标需要对材料 组分进行针对性设计；(2)制备工艺：采用易于规模化的共沉淀技术和高温烧结机制； (3)相结构调控：可以根据需求，设计具有不同两相比例的复合相锰基正极材料；(4) 粒径控制：通过调控融盐种类和添加量实现单晶材料的制备与粒径控制。 当前实验室可以进行公斤级产品生产，关键技术具有可放大化特性。