提高鈷酸鋰電池的充電電壓可以提高電池的體積能量密度,因此開發(fā)下一代更高電壓的鈷酸鋰材料已經(jīng)成為科研界及企業(yè)共同關(guān)注的熱點。
目前,鈷酸鋰電池充電截止電壓已經(jīng)從1991年早商業(yè)化時的4.20V逐漸提升至4.45V(vs Li/Li+),體積能量密度已經(jīng)超過700Wh/L。
然而隨著充電電壓的提高,鈷酸鋰材料會逐漸出現(xiàn)不可逆結(jié)構(gòu)相變、表界面穩(wěn)定性下降、安全性能下降等問題,限制了其實際應(yīng)用。
鈷酸鋰電池是電化學性能的鋰電池,容量衰減率小于0.05%,放電比容量大于135mAh/g,電池性能穩(wěn)定,一致性好,另外,在工藝上容易合成,安全性能好。鈷酸鋰電池的工作溫度為-20~55℃。
1、鈷的價格高,僅產(chǎn)于非洲的一部分地區(qū),有地域紛爭及價格變動的風險;2、LiCoO2的巖鹽性結(jié)構(gòu),可去除的鋰僅為原來比例的大約50%,就是說,過充時基本結(jié)構(gòu)會發(fā)生破壞,失去可逆充放電循環(huán),這使得鈷酸鋰電池存在過充安全隱患,需要附加電路保護板;3、熱穩(wěn)定性和毒性指標不夠理想,對策較為復(fù)雜
歷時5年完成開發(fā),突破了多項關(guān)鍵技術(shù),已于2015年實現(xiàn)量產(chǎn),成為行業(yè)內(nèi)兼具高能量和高倍率的鈷酸鋰正極材料。我們率先開發(fā)出了單晶型小顆粒材料的高溫固相結(jié)晶新工藝;采用多元素協(xié)同摻雜技術(shù),大幅提升了材料的大電流充放電能力,同時提高了材料高電壓應(yīng)用的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和高溫循環(huán)壽命;開發(fā)了新型Core-Shell/Doping表面修飾技術(shù),穩(wěn)定材料界面,提升材料循環(huán)壽命與高溫存儲性能。
中國是鋰電池及其關(guān)鍵材料的生產(chǎn)和消費大國,國內(nèi)企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品迭代開發(fā)應(yīng)用方面基本上處于國際水平,但在基礎(chǔ)性研究、原創(chuàng)性技術(shù)開發(fā)、性專利技術(shù)布局等方面還有不小差距,需要加大研發(fā)投入,持續(xù)提升創(chuàng)新能力,形成具有國際競爭力的自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品技術(shù)