2018年5月11日，由电动汽车资源网主办的“2018中国（郑州）新能源汽车产业生态大会”在郑州召开。在下午场“零部件2.0时代”主题论坛中，郑州轻工业学院教授王力臻做了题为“锂离子电池复合正极材料的研究”的主题演讲。

郑州轻工业学院教授 王力臻

以下是电动汽车资源网整理的王力臻演讲的主要内容（内容有删减）：

大家下午好！我是来自于郑州轻工业学院王力臻，主要是做电池和电池材料。电动汽车的能源系统是电池包，电池包基本单元是电池，电池在设计的时，性能的限制性因素取决于电池的正极，正极性能的好坏决定了单体电池的电性能的优劣，由此也就决定了电池包的性能。正极性能对于电池续航力、循环稳定性、安全性、电池寿命以及成本起着最主要的作用。所以说，构建正极材料，实际上是对电池综合性能评价当中最重要的环节之一。

今天讲到的内容主要是国家自然科学基金面上项目（基于纳米LiMyO2/微米LiMxO2材料的多阴极体系构筑与协同效应研究（21471135 ））子课题部分内容，主要就是利用复合材料制备方法，制备出来性能相对综合优越的复合正极材料。

一、目的和意义

传统锂离子电池正极材料都是单一材料，单一的基础材料或因质量比特性低、电阻率大，或因热稳定性差，或因循环稳定性低等因素，所制备的锂离子电池因材料之间存在的性能差异，造成电池性能上的差异，特别是不能很好地满足EV、HEV 等对动力电池在容量密度、功率密度、能量密度、安全性等方面的综合要求。而在此基础上发展出来的三元材料（111、622、811、523等）、富锂锰基材料等均与基础材料具有相类似的化学的、电化学的、以及物理的性能，在本质上没有改变其综合性能。因此，构筑多阴极体系就成了解决其综合性能的关键。

所谓多阴极体系是指具有不同阴极电化学特性的阴极材料构成的复杂电极体系，分为：共混型多阴极体系、（类）核壳结构的多阴极复合材料阴极体系。目前多阴极体系的研究多集中在二组分阴极体系的结果研究上，对于二组分阴极体系能够产生不同协同效应的作用机理与规律研究较少；仅注重构成二组分阴极材料电化学性能的差异，而对二组分阴极材料的粒径等物性之间的差异及对多阴极材料之间的构筑关系的影响与其作用机理的研究鲜见报道。多阴极体系的核心在于多阴极材料，在此着重介绍具有 （类）核壳结构的多阴极复合材料的相关内容。

二、国内外研究进展

核壳复合正极材料的研究按包覆物质类别总体可分为三类：（1）非电活性材料、（2）电活性材料、（3）浓度梯度材料。

1. 非电活性材料。优点是可阻止活性物质与电解液游离酸的直接接触；缺点是由非电材料的包覆导致了电池的比容量降低。

2. 电活性材料 。核与壳均具有电化学活性，优点是减少了包覆对材料整体容量损失的影响；缺点是核壳材料的核材料与壳材料存在匹配性问题；核材料和壳材料在脱嵌锂过程中具有不同收缩率。

3.核-壳浓度梯度材料。优点是缓解核材料与壳材料因组成不同而导致的不匹配问题；缺点是由于壳层厚度较薄，稳定结构的作用较弱。

三、研究内容

高镍层状氧化物材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2(NCA)因其成本低、毒性低、具有高的可逆容量(205 mAh g-1)被认为具有前景的正极材料。然而高镍三元层状材料表面含锂量高，易与空气中的H2O、CO2发生反应，造成表面碱性高，而且在循环过程中，易与电解液发生副反应形成绝缘层 ，造成电化学性能衰减。

1 .核壳结构的LiAlO2@LiNi0.8Co0.15A10.05O2复合材料。表面包覆要求包覆层具有稳定性、良好的电子导电性或离子导电性、匹配性。 LiAlO2结构稳定，离子电导率2×10−6 S/cm，而且LiAlO2与LiNi0.8Co0.15Al0.05O2具有相同的层状结构。所以对于包覆高镍NCA材料，LiAlO2是优良的选择之一。

采用溶剂热法辅助低温固相法制备了以LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 为核，以LiAlO2为壳的核壳材料。本报告采用溶剂热法辅助低温固相法制备出LiAlO2@NCA材料，未改变被包覆材料的结构，由于包覆层一定程度上阻碍了NCA与电解液中游离酸的直接接触，抑制了游离酸对材料的腐蚀，缓解不利的界面反应，而且由于快离子体LiAlO2的包覆加快了锂离子的传输，降低了材料的电荷转移阻抗。提高了材料的循环性能和倍率性能。

2 .类核壳结构LiFePO4与LiNi0.8Co0.15A10.05O2复合材料。将纳米级的炭和LFP与微米级的NCA球磨混合，形成LFP/C包覆NCA核壳结构的混合材料。结论：①利用不同材料粒径的差异所引起的表面能的不同，通过简单的球磨制备出具有类核壳结构的多阴极复合材料；②NCA材料与LiFePO4和C球磨混和形成多阴极混合材料，与单一的NCA材料相比提高了材料的循环性能和过充性能以及常温和高温储存性能；③LiFePO4和C包覆在NCA颗粒表面，一定程度上阻碍了NCA与电解液中游离酸的直接接触，抑制了游离酸对材料的腐蚀，缓解不利的界面反应。

四、结束语                           

目前动力锂离子电池类型有圆柱、方形、软包等，目前还没有说哪一种将会成为今后电动汽车最主流的产品；从材料体系来看，则更加复杂，到目前为止，不同的材料体系都有其优点，当然也有不可回避的不足。因此，动力电池材料体系、动力电池型号，以及动力电池包成组的方式，电池、电机、电控之间的关系，我相信一定能找到最合适的解决方案。动力电池实现方式的途径并不重要，因为成功的道路不唯一，无论是使用三元材料还是磷酸铁锂，都可能会有最符合的阴极体系，关键在于如何规避和解决问题。

作为朝阳产业的电池行业蓬勃发展的态势将持续下去，技术进步的速度越来越快，市场的分化将进一步加剧，资源与环境的限制越来越高，国家产业政策的引导作用越来越大。在此衷心地祝愿电池行业及所有电池企业“明天会更好”，在未来创造出更加辉煌的成就。

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