正极材料决定了动力电池的比能量、成本和安全性。目前,三元正极材料占动力电池成本的18%,且存在安全隐患。此外,高镍三元的加工性能较差,对生产环境的要求苛刻。因此,亟需研究和开发新一代的高性能动力电池正极材料。 镍锰酸锂正极材料的工作电压可达 4.7 V,具有优于三元材料的倍率充放电性能,材料不含钴,成本估算为 5-6 万 / 吨,显著低于三元正极材料,也明显低于磷酸铁锂正极材料。以镍锰酸锂为正极的锂离子电池的比能量可达 200Wh/kg,与三元电池持平,但成本更低,低温性能、倍率性能和安全性能更优。镍锰酸锂电池的工作电压较高,可达 4.7V,高于三元的 3.7V 和磷酸铁锂的 3.2V。较高的工作电压可降低电池组中串联电芯的数量,有利于简化电池管理系统的设计。但是,4.7V 的工作电压要求电池使用电化学窗口更宽 (>5.0V)的电解质。
关键技术:(1)镍锰酸锂的固相合成技术和工艺;(2)与镍锰酸锂电池匹配的、电化学窗口>5V 的电解质。
技术指标:具有镍锰酸锂高电压正极材料及制备工艺、适配高电压电解质的自主知识产权,目前已完成公斤级的小试生产技术开发,正在开展中试。项目开发的镍锰酸锂正极材料的比容量130mAh/g(常温、0.5C);高倍率充放电性能优异,20C 和 40C 的放电比容量分别为 125mAh/g和 120mAh/g;以 40C 倍率循环 500 次的容量保持率大于 83%;55℃、1C 充放电 500 次的容量保持率大于 84%。电化学窗口 >5V 的电解质室温离子电导率 5*mS/cm,隔膜厚度≤30 微米。
应用领域:电动车、规模储能、电动工具、电动两轮车等,具有广阔的应用前景。