鎳鈷錳酸鋰(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)三元正極材料自發(fā)現(xiàn)以來引起了研究者的廣泛關(guān)注。目前，鎳鈷錳酸鋰正極材料已經(jīng)被廣泛應(yīng)用和研究，但其在低溫性能和倍率性能表現(xiàn)不盡人意，幾乎只能在室溫環(huán)境中工作，不能滿足電池在極端溫度和快速充放電條件下工作的需求。鑒于此，世界各國科研機(jī)構(gòu)都在積極探索改善極端條件下鋰離子電池性能的新材料和新方法。
近期，中國科學(xué)院新疆理化所特殊環(huán)境功能材料與器件重點(diǎn)實驗室敏感器件部15級碩士生呂丁丁在副研究員王磊的指導(dǎo)下，設(shè)計合成了一種鋰快離子導(dǎo)體包覆鎳鈷錳酸鋰的復(fù)合正極材料。
該復(fù)合材料顯示出優(yōu)越的低溫性能和倍率性能：在-20℃溫度條件下，保持127.7mAh/g的可逆容量，該容量遠(yuǎn)優(yōu)于鎳鈷錳酸鋰材料86.4mAh/g的容量，并且優(yōu)于目前報道改性后鎳鈷錳酸鋰材料的最高容量(106mAh/g)；在1C的大電流密度下，循環(huán)100圈之后，保持具有141.7mAh/g的容量。
研究發(fā)現(xiàn)，鋰快離子導(dǎo)體均勻地包覆在鎳鈷錳酸鋰表面，解決了電池在高電流密度循環(huán)過程中，電解液中HF侵蝕正極材料，造成材料性能快速衰減的難題。
鋰快離子導(dǎo)體玻璃具有優(yōu)異的鋰離子電導(dǎo)率，有效改善了鋰離子在正極材料的擴(kuò)散速率，為改善鋰離子電池低溫性能提供了新思路。耐低溫鋰電池正極材料能夠滿足人們在特殊環(huán)境條件下對儲能和動力電池的需求，具有極高的商業(yè)應(yīng)用價值。
該研究成果發(fā)表在期刊《電化學(xué)學(xué)報》(ElectrochimicaActa)上。相關(guān)研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中科院“西部之光”項目等項目資助。
包覆前后鎳鈷錳酸鋰樣品的(a,b)充放電曲線；(c)倍率性能；(d)大倍率循環(huán)性能；(e)低溫性能
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