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新材料技术

本项目围绕具有高能量密度的高镍低钴正极材料界面层的组分调控和材料的稳定性、安全性而展开。相关研究致力于合成方法的创新，通过金属离子沉淀动力学的调控，获得均匀、可控的界面层，实现表面化学属性的系统调节，获得兼具高能量密度和高界面稳定性的正极材料。同时，以表面化学组分均一的高镍正极材料为模型研究体系，探讨表界面的结构控制与其器件稳定性之间的构效关系，对影响材料结构稳定性和器件安全性的机理进行系统解析，研究高比能电池的失效机理及防范机制，为高比能器件的安全应用提供关键技术手段和理论支撑。 正极材料界面组分的合理设计和可控构筑是本项目研究的基础。因此，在高镍材料粉体表面引入特定金属离子，并实现其分布的精确调控成为表面控制的关键。本项目针对工艺放大的需要开发以液相合成法为出发点的路线：通过溶液中金属离子活度的控制，实现正极材料粉体表面目标金属离子物种的可控缓慢沉积，再基于热处理工艺的控制实现表面阳离子的精确渗入，利用对表面沉积物种厚度的精确调控，达到在纳米精度范围内改性表面结构而不影响材料的界面电荷传输效果。

以正极材料表面化学属性的系统调控为手段，基于具有明确、均一的表面离子掺杂结构的材料为模型，结合不同的表征手段，通过对充放电过程的中间状态和中间产物的分析，探讨与电池表面结构和正极材料特性相关的基础科学问题，明晰正极材料表面SEI膜的形成过程与表界面关系，材料的表面属性与特定电解液在表面上的催化过程，表面离子渗入种类、方式、效果及一系列因素与材料高温失活的内在联系，表面修饰与限制作用对充放电过程中材料的结构与性能变化的影响等等。同时，结合理论计算，对材料表界面失稳的机制、稳定的具体途径给出合理的解释。

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