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高比能量富锂锰基层状氧化物正极材料

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-09-22 10:41:25

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 张健 | 2022-09-22 10:41:25

无论是传统的层状正极材料、立方尖晶石正极材料,还是聚阴离子磷酸盐正极材料,它们的实际可逆比容量都未能超过250mAh/g,难以满足动力锂离子电池对高比容量正极材料的需求,富锂层状正极材料起源于传统层状材料,由于其在电化学活化后,可逆比容量超过250mAh/g,是下一代锂离子电池正极材料的理想选择,采用该材料的高比能量锂离子电池,可用于电动汽车等,实现长续航和低成本;也可以用于消费类电子器件,解决待机时间短的问题。

富锂锰基材料由于其高的工作电压和比容量等优势,一经提出就被学者广泛研究。溶胶凝胶法、共沉淀法、固相法、燃烧法、水热法和喷雾干燥法等众多方法纷纷被用于富锂锰基材料的制备,然而不同的方法各有优劣。本团队开发出的富锂猛基正极材料,具有较高的循环比容量(1C电流密度下大于220mAh/g),较好的循环稳定性(200圈后容量保持率在80%以上),同时平均工作电压相对较高(3.5-3.7V),实现正极材料的高能量密度(接近800Wh/kg);且该材料的钻元素含量较低,使得正极材料成本降低,同时对环境友好。

目前,电动汽车面临续航里程短和安全性不足等问题,制约了其大规模推广。如果电动汽车的续航里程大幅提升, 可以消除消费者的里程焦虑,有利于电动汽车的大规模推广。而提高续航里程的关键在于锂离子电池正极材料的发展。与商业化的磷酸铁锂和三元材料等正极材料相比,富锂锰基正极材料放电比容量较高,可以实现较高的能量密度。且高含量锰元素的使用,可以改善材料的稳定性及安全性。因此,富锂锰基正极材料被认为是新一代高能量密度动力锂电池的优选正极材料,具有广阔的市场前景。

我校材料与制造学部拥有工业大数据应用技术国家工程实验室和国家产学研激光技术中心2个国家级科研平台以及12个省部级科研平台,大量科技成果被成功应用于多项国家重点工程或实现产业化。例如“变极性等离子弧穿孔立焊工艺及装备”成功完成天宫一号/二号主结构的焊接制造、多元复合稀土阴极成功应用于国产大型装置的新型电子源阴极、中高强高耐蚀可焊接5系铝铝合金成功应用于国产大型水面艇体材料以及单晶LaB6空心阴极成功应用于世界首台磁聚焦霍尔推力器等。

目前,遨优动力首款富锂锰动力电池通过国家强检,这也是我国第一款通过国家强检的富锂猛动力电池。同时,江特电机也宣称实现富锂锰基正极材料的规模化生产;此外,国轩高科也在布局富锂锰基正极材料的发明专利。其它行业龙头企业也在此领域持续开始发力,使得富锂锰基正极材料的前途可期。富锂锰基正极材料的生产成本主要包括原材料成本和生产成本等,与钻酸锂和三元正极材料相比,该类材料的钻含量较低,锰含量高,由此可以显著降低材料的原料成本。同时,该材料的比容量较高,可以实现锂离子电池较高的能量密度,提高产品的经济效益;且搭载富锂锰动力电池的电动汽车可以实现长续航和低成本,解决其里程焦虑和价格屏障,有利于电动汽车的大规模推广,实现节能减排等,获得可观的社会效益。

1、技术承接方应当具备较为充足的资本,以使得成果转化相关工作能够顺利开展;2、技术承接方应当具有一定的技术能力,并配备足够的技术人员开展技术转化的系列工作;3、技术承接方应按照合同约定支付技术转让费用;4、技术承接方应当按照合同约定的范围和期限实施专利;5、技术承接方不得许可约定以外的第三人实施该专利。