邀请函|锂电正极材料专题研讨会

导读

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能够提供高能量密度的高镍三元正极材料已成为长里程新能源汽车动力电池的主流选择，2022年更是被称为超高镍元年。高镍三元在锂离子电池的制造成本中占比最高，其首次放电容量、容量保持率、比容量和热稳定性等主要决定于三种过渡金属的含量、微观结构以及晶体结构等。阳离子混排和充放电过程中相变等缺点，是高镍三元性能提升的关键，一般通过掺杂和包覆等改性方式来改善。针对三元材料研发和测试中的难点，我们将于12月14日下午举办线上研讨会，邀您共同探讨材料研究和表征中的测试问题。

图片来源：Adv. Mater. 2018, 1705575

电动车渗透率的快速增长，对电池能量密度提出了更高的要求。目前正极比容量一般在150-160mAh/g，而石墨负极已经到了330-340mAh/g的水平。正负极材料比容量的差距使得正极材料成为锂电池的短板。而正极材料成本在锂电池电芯中占比高达40%，使得正极材料成为锂离子电池最为关键的原材料，最重要的环节，在研究和产业领域都备受关注，提升正极的比容量对于改善整个电芯的能量密度至关重要。

图片来源第四届中国（长沙）锂电正负极材料技术与产业化研讨会

高能量密度的高镍三元材料能够更好地满足长里程新能源汽车动力电池的需求，近年来在动力电池领域得到了越来越广泛地应用。2022年被称为超高镍元年，正极材料企业中高镍(8系)都已量产，超高镍(9系)材料也已开始出货，电池企业也大多实现了高镍甚至超高镍三元电池的生产。选取部分数据如下：

——松下、三星SDI、LG化学等企业高镍三元电池已实现量产（松下镍钴铝三元材料电池配套特斯拉车型，镍钴铝比为8：1.5：0.5，单体电芯能量密度300Wh/kg）

——宁德时代、比亚迪、中航锂电、力神、国轩高科等行业领先企业在高镍三元锂电池研发方面已取得进展。

数据来源：第四届中国（长沙）锂电正负极材料技术与产业化研讨会

然而随着应用的普及，高镍三元的热稳定性、循环中的相变以及阳离子混排等问题也越来越突出，通过单晶化、体相掺杂或表面包覆能够得到改善，而这些措施对高镍材料的生产也提出了更高的挑战。针对三元材料研发和测试中的难点，岛津推出各种特色检测方案，我们将于12月15日下午举办线上研讨会，邀您共同探讨材料研究和表征中的测试问题。

岛津正极材料分析解决方案

会议日程

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12月14日下午

13:45~14:35

锂离子电池层状氧化物正极材料——从单晶三元到新型微富锂镍酸锂

14:35~15:15

锂电材料电子探针微区测试的几个关键问题

专家介绍

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李林森

上海交通大学化学化工学院特别研究员，博士生导师

2017年入选国家海外高层次人才计划，2020年上海市青年科技启明星。2010年获复旦大学理学学士学位，2015年获美国威斯康辛大学麦迪逊分校化学博士学位，2015年2017年在美国麻省理工学院材料科学与工程系从事博士后研究，2017年9月加入上海交通大学。长期从事先进电池材料与表征技术研究，在电池正极材料的设计制备和结构调控、低迂曲度厚电极、电子显微与谱学联用技术与电化学反应机理等研究方面取得了多项创新成果，已在Nature Commun.，Chem, J. Am. Chem. Soc, PNAS，National Science Review等期刊发表论文60余篇。申请美国专利3项（授权2项），中国专利13项（授权5项）。

报告摘要：

能够提供高能量密度的高镍三元正极材料已成为长里程新能源汽车动力电池的主流选择。该类材料性能和安全性继续提高的一个主要制约点在于其微观结构。目前通过共沉淀法和烧结工艺制备出的高镍三元材料大多是由纳米级一次颗粒团聚而形成的二次类球形多晶颗粒。在电化学脱/嵌锂过程中，一次颗粒发生各向异性的体积变化，导致二次颗粒极易沿晶界发生破碎、比表面积增大、电子/离子传输路径被破坏，加剧表面（失氧）相变、电解液分解、过渡金属溶出等性能劣化过程。针对上述问题，我们近年来展开了对单晶型高镍三元正极材料的系统研究。单晶型高镍三元材料的颗粒内部没有晶界，因此不再受限于沿晶界破碎的失效模式。它们已经展现出有优异的电化学循环稳定性和热稳定性。在本报告中，我们将主要基于我们自己近年来的工作和部分文献中的结果，介绍单晶型高镍三元材料的晶体生长机制及可控制备方法、结构调控原理、独特的失效机制、和缺陷热修复等方面内容。此外，我们也将汇报近期新发展一类正极材料--“微富锂”镍酸锂及其独特的缺陷固氧机制。