快速化成工藝破解鋰電池瓶頸
來源：科技日報 時間：2026-07-02 11:20
記者1日從廈門大學獲悉，該校材料學院彭棟梁、謝清水團隊聯(lián)合美國西北大學李堅濤博士，在富鋰錳基正極材料領(lǐng)域取得重要進展。研究團隊針對富鋰正極材料的本征特性，創(chuàng)新性提出了一種高效快速化成策略，破解了鋰電池高容量與長循環(huán)性能難以兼顧的痛點，為基于富鋰層狀氧化物正極的鋰電池的實際應(yīng)用提供了理論依據(jù)與技術(shù)路徑。相關(guān)成果刊發(fā)于《自然》。
鋰電池是當前最重要的儲能技術(shù)之一，其化成工藝很大程度上決定了電池的性能與生產(chǎn)成本。傳統(tǒng)化成工藝依靠低倍率充放電循環(huán)，在電極表面形成穩(wěn)定的保護膜，以此維持電池內(nèi)部化學體系的穩(wěn)定。但這一過程耗時久、耗能大，還易產(chǎn)生各類副反應(yīng)。
針對上述問題，研究團隊以無鈷富鋰錳基正極材料為研究對象，創(chuàng)新性地采用高速化成方案，系統(tǒng)考察了快速化成策略對正極材料第一圈及隨后長循環(huán)過程中的結(jié)構(gòu)演變與電化學行為的影響。研究發(fā)現(xiàn)，高速率化成可借助正極材料中殘余鋰離子的自釘扎效應(yīng)，有效遏制化成階段材料結(jié)構(gòu)損壞；同時快速化成介導的低濃度結(jié)構(gòu)缺陷，能夠降低后續(xù)電池高荷電狀態(tài)循環(huán)過程中的晶格應(yīng)變堆積。
研究證實，使用高速率化成方案的富鋰電池比容量提升20%，循環(huán)性能提升36%。不僅如此，該策略還具有良好的普適性，能適配不同成分的富鋰正極材料、電解液體系以及如石墨、鈦酸鋰、鋰金屬等負極材料，為下一代高能量密度、低成本儲能電池的研發(fā)提供了新思路。（符曉波）
責任編輯：江蓬新
