科技日报记者 赵汉斌
记者2日从昆明理工大学获悉，该校锂离子电池及材料制备技术国地联合工程研究中心联合清华大学深圳国际研究生院，针对单晶超高镍三元正极材料在高能量密度锂离子电池中的应用难题，提出了一种创新的分子工程策略，成功解决了表面绝缘性残锂化合物的问题，显著提升了电池的循环稳定性。这一突破标志着单晶超高镍三元正极材料领域研究取得了显著进展。相关研究成果发表在国际期刊《能源与环境科学》上。
单晶超高镍三元正极材料具有较高的能量密度，但其表面易形成绝缘性残锂化合物，这会严重损害电池性能。昆明理工大学王丁、段建国、王贤树等人联合清华大学深圳国际研究生院教授李宝华团队，巧妙利用了残锂化合物的碱性特征，通过添加2,5-噻吩二硼酸作为浆料添加剂，中和了超高镍单晶正极材料表面的残锂化合物。在后续的原位电化学反应中，在正极表面形成了均匀且稳定的正极电解液界面膜。这种膜不仅提高了锂离子的扩散性，还增强了机械强度，有效抑制了正极颗粒的开裂和电解液的分解。
实验结果显示，在经过这种表面分子工程处理后的单晶LiNi0.92Co0.05Mn0.03O2正极材料，即便在高电压或60℃的条件下，依然展现出了卓越的循环稳定性和长寿性。该研究工作不仅提出了一种新颖的分子工程方法，有效解决了高镍层状氧化物中残锂化合物和正极电解液界面膜的问题，而且突出了界面设计在推动电池技术进步中的重要意义，为未来锂离子电池的发展提供了极具潜力的新策略。
据了解，昆明理工大学锂离子电池及材料制备技术国地联合工程研究中心长期致力于锂、钠离子电池正极材料的制备研究，近年来在诸多国际学术期刊上发表了一系列高水平论文，受到国内外学者的广泛关注和引用。
