磷酸锰铁锂正极材料作为“升级版磷酸铁锂”,在兼具高安全性、低成本优势的同时,补齐磷酸铁锂正极低能量密度的短板,具有广泛的应用场景。但是磷酸锰铁锂材料电子/离子电导率低限制其进一步推广,且目前主流的磷酸锰铁锂合成方法为固相法,难以实现锰和铁离子原子级混合,因此材料综合性能较差。本团队创新性开发了一种液相溶剂热合成磷酸锰铁锂材料新工艺,不仅使铁和锰离子原子级混合且实现一次颗粒尺寸可控调节,缩短电子/离子迁移路径,提高动力学性能。此外,溶剂热反应中实现多元素原位掺杂,有效提升材料本征离子电导率。针对磷酸锰铁锂材料振实密度低和电子电导率差等问题,采用包覆造粒一体化工艺构建多级结构提高振实密度,同步实现导电剂复配构建完整导电网络提升电子电导率。得到的磷酸锰铁锂材料比容量能够达到152 mAh/g,首圈库伦效率高于96%,且倍率和循环性能优异。
(1) 实现铁和锰离子原子级复合,结合多元素原位协同掺杂大幅提升材料本征电子/离子电导率,比容量高于市场同类产品;
(2) 相比同类产品微米级大颗粒形貌,本产品为多级结构,即一次颗粒自组装成的微米二次球,在保证振实密度的同时,具备更优异的倍率性能;
(3) 采用自主开发的设备,目前已实现公斤级样品制备
李春忠,教授,现任华东理工大学化工学院院长、超细材料制备与应用教育部重点实验室主任、上海多级结构纳米材料工程技术研究中心主任。主要从事纳米材料和低碳能源化工领域的研究。作为第一完成人分别获得国家自然科学二等奖1项,国家科技进步二等奖1项,教育部和上海市自然科学一等奖各1项,上海市发明一等奖1项和上海市科技进步一等奖3项。2018-2022年入选科睿唯安跨学科领域全球高被引科学家。
江浩,教授,现任华东理工大学材料科学与工程学院副院长,超细材料制备与应用教育部重点实验室副主任,英国皇家化学会会士,国家优秀青年科学基金获得者,国家”万人计划”青年拔尖人才。主要从事新能源材料制备及应用研究,在Natl. Sci. Rev.、Adv. Mater.和Nature Commun.等期刊发表SCI论文200余篇。获得2020年度国家自然科学二等奖和2014年度上海市自然科学一等奖。
陈灵博士,华东理工大学特聘副研究员,上海市晨光学者。主要从事纳米储能材料及结构控制研究,主持承担国家自然科学基金青年项目等。
余海峰博士,华东理工大学博士后,主要从事锂/钠离子电池用层状氧化物正极材料方向的研究。
评价单位:“科创中国”纳米技术专业科技服务团 (上海市纳米科技与产业发展促进中心)
评价时间:2023-09-08
巴超群
上海市纳米科技与产业发展促进中心
上海市纳米技术协会秘书长
综合评价
磷酸锰铁锂正极材料作为“升级版磷酸铁锂”,安全性高,成本低,团队创新性开发了一种液相溶剂热合成磷酸锰铁锂材料新工艺,不仅使铁和锰离子原子级混合且实现一次颗粒尺寸可控调节,缩短电子/离子迁移路径,提高动力学性能。在新能源电池领域具有较大的应用前景
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