高电压镍锰酸锂材料35℃下100周容量保持率竟达98.65%

摘要

过去十年，镍基正极材料（NCM/NCA）正不断取代LMO/LFP的市场，已经成为电动乘用车用锂离子电池化学体系的主流选择。

正极材料是制约锂电池发展的最大障碍。无论是电池中能量密度的提升以及成本的降低，正极材料起着关键性作用。

产业界认为，要使电动汽车性价比达到最佳，电池Pack能量密度应达到235Wh/Kg及500Wh/L，价格为100美元/KWh，届时单体电池能量密度将达到350Wh/Kg/750 Wh/L，价格为75美元/KWh。

为了达到这一目标，除了依赖于电池系统组装技术进步、电池控制系统以及冷却系统的进步之外，电池化学体系的技术进步将显得更为关键，通过化学体系的改变，能够直接提高电池的能量密度、通过使用廉价元素降低电池成本。

对于动力电池而言，需要考虑能量密度、功率、安全以及寿命等因素，想要在这些点保持平衡也是未来电池设计的重大挑战。不仅需要精细的调整电池材料的组分、微观形貌、结构以及表面特征，还需要考虑电极厚度以及电极孔隙率等多方面因素。

8月26-27日，2020先进电池材料集群产业发展论坛在深圳机场凯悦酒店举行，此次会议由深圳先进电池材料产业集群主办，深圳市清新电源研究院、高工锂电、高工氢电联合承办。

此次论坛上，中科院物理研究所黄学杰做题为“长续航、低成本和快充型锂离子电池新型正负极材料技术”的演讲。

在长续航低成本的正极材料上，黄学杰重点介绍了高电压镍锰酸锂材料。

数据显示，该材料的电压可以达到4.7v，可逆容量达135mAh/g,材料比能量达635wh/kg,与石墨负极配套的电池比能量达240wh/kg,高于磷酸铁锂和锰酸锂，具备比能量较高、成本更低、安全性较好等明显优势。

黄学杰团队的数据显示，而通过材料改性，该材料可以在25℃下，100周循环容量保持率达99.24%，35℃下100周容量保持率达98.65%，优于三元材料，可以解决其寿命问题。

目前已经在松山湖建立500kg级的中试线。

在负极材料上，黄学杰重点介绍了锡基负极材料，该材料可逆容量可以达到600 mAh/g，高于传统的石墨材料。

同时，该材料基于碳纳米管结合，具有结构稳定性，倍率性高，循环性能好的特点。黄学杰介绍，通过碳包覆的锡纳米负极材料，在嵌锂后结构完整，而且锡的体积膨胀明显小于理论体积膨胀率（260%），循环50周后碳管结构完整大部分依旧保持碳包覆的锡纳米线形状。

此外，该还能进一步和硅材料结合提升比能量。目前也已经处于逐步走向产业化阶段。

原文标题：【逸飞激光•高工会议】黄学杰：镍锰酸锂正极与锡基负极“前瞻”

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