科创中国

勃发展的储能领域迫切需要开发先进的正极材料来构建具有更高能量密度的锂离子电池。富锂锰基正极材料由于额外的阴离子氧化还原反应而表现出高的比容量。然而，高压下的阴离子氧化还原反应会导致不可逆的析氧，加剧电极/电解质界面处的副反应，从而消耗更多活性锂。此外，不可逆的相变、副产物的形成和Li+扩散势垒的增加会限制Li+的电化学可逆性。由此降低的初始库仑效率 (ICE) 将削弱可逆容量和倍率性能。因此，ICE的精确调控对于富锂锰基正极材料（LRM）提高其综合电化学性能至关重要。厦门大学石墨烯工程与产业研究院李鑫/李佳楠团队的成果：石墨烯改性的高性能层状锂离子电池正极材料。采用改性氧化石墨烯进行高容量层状富锂锂离子电池正极材料的包覆，在保持了层状锂离子电池正极材料高能量密度的同时，还解决了其倍率、循环稳定性等问题，具有极高的产业化应用前景。

作为性能优异的锂离子正极材料,磷酸铁锂较低的电子电导率和较低的离子电导率以及锰酸锂在电化学循环过程中容量衰退的问题限制了它们的发展。石墨烯导电性好、机械性能好、化学稳定性高,可用来改性磷酸铁锂、锰酸锂正极材料,提高其电子电导率,且石墨烯作为保护层,可以起到缓冲体积膨胀、增加锰酸锂和磷酸铁锂的循环稳定性、降低容量衰退的作用。釆用改性氧化石墨烯进行高容量层状富锂锂离子电池正极材料的包覆，在保持了层状锂离子电池正极材料高能量密度的同时，还解决了其倍率、循环稳定性等问题，具有极高的产业化应用前景。

采用共沉淀法实现了高容量密度锂离子电池正极材料的制备，下一步将进行批量化合成，并与相关上下游企业和机构进行合作产业化。石墨烯包覆锂离子正、负极材料技术应用到车用动力电池上，有望提升目前三元锂离子电池单体能量密度（约200瓦时/千克），达到《智能汽车关键技术产业化实施方案》提出的2020年车用动力电池能量密度指标300瓦时/千克的目标。

厦门大学石墨烯工程与产业研究院李鑫/李佳楠

李鑫 厦门大学萨本栋微纳米研究院 副教授

研究领域

1、一维纳米材料（纳米线、定向纳米线阵列）、二维纳米材料（石墨烯等）等功能材料研究；

2、高效率有机/无机太阳能电池（钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池）器件制备与规模化；

3、化学储能与高效转换器件的制备研究（超极电容器、锂离子电池等）；

4、基于微流控和纳流控的芯片开发（生物分子过滤、重金属离子过滤、海水淡化等）。

研究概况

2016-2019 主持福建省科技厅引导性项目“基于三维有序大孔的高效率钙钛矿太阳能电池设计与3D打印制备”

2014-2017 主持南方海洋研究中心项目“基于微纳技术的太阳能海水淡化装置研究与开发”

2013-2015 主持国家自然科学基金青年基金项目“螺旋二芴的化学掺杂及高效柔性固态太阳能电池的制备研究”

2012-2015 参与科技部863项目“纸张型柔性染料敏化太阳能电池的关键材料和制备技术研究”

课题组现已在国内外期刊发表学术论文30多篇，国家发明专利4项，授权2项。

石墨烯包覆锂离子正、负极材料技术应用到车用动力电池上，有望提升目前三元锂离子电池单体能量密度（约200瓦时/千克），达到《智能汽车关键技术产业化实施方案》提出的2020年车用动力电池能量密度指标300瓦时/千克的目标。

技术合作开发/技术许可/作价入股

1、提高电池的可逆比容量，提升电池的充放电性能，延长电池寿命；

2、提高电极材料的电子传递速率和脱嵌锂离子速率，提高锂离子电池倍率性能，实现快速充电；

3、拓展新型纳米材料的实际应用，充分发挥不同纳米材料的综合优势；

4、开发可变形性强的电池材料，提升电池的环境适应能力，增强石墨烯电极材料在柔性电池方面的应用；

5、开发优化新型生产工艺，降低石墨烯电极材料生产成本，实现电池的大批量商业化生产；

6、积极寻找化学性质稳定、绿色环保无污染的复合材料，实现电池环境友好，减少电极材料可能造成的安全隐患和污染。