本成果项目以“开发均相掺杂新工艺,研制高电压能量密度锂电前驱体材料”为目标,突破“多元素协同均相掺杂技术、大粒径晶体生长-热分解关联形貌与粒度控制技术、小粒径均相成核-强制分散-定向修复生长的控制结晶技术”等多项关键技术,并实现了集成技术的产业化应用。通过该项技术的开发与应用,成功制备了300A等多款高电压锂电前驱体产品,产品掺杂均匀性、形貌、颗粒均一性和致密度达到国际领先水平。
随着我国3C数码产品消费升级,推动其能源供给产业蓬勃发展。锂离子电池作为新一代极具优势的绿色能源转换和储存设备,其能量密度和循环性能提升广受科研工作者关注。针对锂电正极材料因电压升高易引发不可逆结构相变、表界面稳定性下降,导致电池循环性能差、寿命短等行业难题,开发了前驱体四氧化三钴粉体多元素协同均相掺杂、小粒径均相成核-强制分散-定向修复生长的控制结晶、大粒径晶体生长-热分解关联形貌与粒度控制等多项关键技术,解决了正极材料在高电压下的结构稳定性,累计发表科技论文5篇,申请专利20项(已授权10项),制定国家/行业标准3项。
本成果项目为衢州华友钴新材料有限公司、中南大学等单位共同开发完成,其中徐伟高级工程师为项目总负责人,负责项目整体技术路线制定及实施;张克军高级工程师为项目技术负责人,负责收集市场需求和新产品关键指标需求、组织客户技术交流、攻关并解决关键痛点问题;袁铁锤教授负责材料合成理论技术研究,指导材料设计。团队经验丰富,分工明确。
评价单位:“科创中国”轻金属材料产业科技服务团 (中国有色金属学会)
评价时间:2022-11-12
综合评价
1.该项技术成果针对锂电正极材料因电压升高易引发不可逆结构相变、表界面稳定性下降,导致电池循环性能差、寿命短等行业难题,开发了前驱体四氧化三钴粉体多元素协同均相掺杂、小粒径均相成核-强制分散-定向修复生长的控制结晶、大粒径晶体生长-热分解关联形貌与粒度控制等多项关键技术,解决了正极材料在高电压下的结构稳定性,为3C电池向高电压、高容量、长循环迭代更新的发展提供技术支撑。
2.研制的掺杂型四氧化三钴产品掺杂元素分布均匀,产品振实密度高,粒度分布均匀,无异形颗粒、小颗粒、开裂和微粉,应用于4.45-4.50V电压平台锂电正极材料制备,制得的4.48V LCO全电池克容量高达180mAh/g,45℃循环600次(1C/1C)容量保持率不低于80%,技术经济指标先进。
3.硫酸盐体系制备掺杂四氧化三钴存在掺杂不均匀,颗粒粒度分布不均,产品开裂、微粉、颗粒内部环状孔隙、致密度低等行业共性难题,制备过程中要兼顾品质、安全、环保、经济等方面,技术难度大、复杂程度高。
总体而言,该项目技术未来市场空间大,有利于当前政策要求,转化成熟度很高,值得支持推广。建议强化相应产品开发,加大产业链开发力度。
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