锂离子电池表面修饰新方法的研究与应用

电极材料的化学、电化学及热稳定性是目前制约锂离子电池整体稳定性的重要瓶颈。对正极材料进行表面修饰是改善锂离子电池正极材料性能的一种有效方法。本项目拟深入研究正极材料表面修饰的新方法：（1）将添加剂或Lewis酸直接加入正极活性材料；（2）将添加剂或Lewis酸直接加入电解液。通过对不同添加剂或Lewis酸的添加比例、浸泡时间等具体条件和参数的优化，结合对正极材料电化学稳定性、热稳定性的分析和对表面膜的形貌、组分及微结构的研究，探索两种表面修饰新方法对正极材料电化学性能、热稳定性以及表面膜性质的影响规律，并在此基础上研究表面修饰对全电池性能的影响及其内在物理机制。以上研究结果将为进一步提高锂离子电池的综合性能提供科学指导。

电极材料的化学、电化学及热稳定性是目前制约锂离子电池整体稳定性的重要瓶颈。表面修饰是改善锂离子电池正极材料性能的一种有效方法。本项目重点选择了高功率锂离子电池正极材料LiMn2O4和高电压尖晶石LiMn1.5Ni0.5O4为研究对象，对其表面改性进行了深入研究。. 在修饰材料的选择上，项目组选择了Lewis酸FeF3、添加LaF3的Lewis酸SO42-/ZrO2作为修饰/包覆材料，并对Lewis酸/修饰材料的添加/包覆比例等参数进行了优化。作为工业应用的基础，我们对Lewis酸对电解液、负极、隔膜等电池其它部分的影响也进行了初步研究。在研究表面修饰对全电池性能的影响方面，由于表面修饰对活性材料电化学性能的改善，加之正负极容量之间的匹配性问题，使得实验结果的均一性不佳。为了确保项目所必须的工作量，项目组在原有研究计划的基础上添加了将热稳定性极佳的磷酸盐FePO4、YPO4作为修饰/包覆材料对典型锂离子电池正极材料的表面改性进行研究。此外，根据动力型锂离子电池正极材料橄榄石LiFePO4的自身特点和国内外研究的发展现状，对该材料的物理性能也进行了深入研究。为扩展对常见正极材料和新型负极材料的认识，项目组也对纳米层状LiNiO2材料的制备方法和新型负极材料尖晶石结构的纳米ZnFe2O4作出新的探索。. 我们的研究加深了对表面修饰新方法对正极材料电化学性能、热稳定性以及表面膜性质的影响规律的认识，为研究表面修饰对锂离子电池正极材料性能改善的机理提供了创新成果。已发表SCI论文7篇，核心论文2篇，新接收SCI论文1篇，2篇SCI论文正在审稿中。培养硕士生14人，其中已毕业6人。