锂离子电池正极材料循环稳定性的基因规律

• 作者: 杨民安 陈宁 王博 张乾 陈敬沛 赵海雷 李福燊
• 来源期刊: 储能科学与技术
• 学科: 工学
• 关键词: 锂离子电池 正极材料 循环寿命 大数据 分子动力学 电荷密度
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 所属期刊栏目: 储能材料与器件
• 页码范围: 462-469
• 页数: 8页
• 分类号: TM912
• 语种: 中文
• DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0361

摘要

锂离子电池正极材料需要有较大的能量密度和稳定的循环寿命,循环寿命与其脱锂前后的结构变化有直接关系.但是,影响循环寿命的原子层次因素是什么,还没有明确的答案.探究和优化正极材料的核心工作就是要寻找微观结构与性能之间的关系,这里不仅需要用到大数据统计,也需要对比分析脱锂前后的结构变化特征参数.通过分子动力学方法计算得到了18种典型正极体系的体积和弹性模量的变化,分析发现不同正极材料体系都对应了一个反映收缩能力的压强值,它主要由体积变化率与弹性模量的乘积决定,体现了不同材料脱锂后的稳定性差异.对于含Co/Ni/Mn/Fe等过渡族金属的正极材料,这个参数与循环稳定性呈一定的线性关系,收缩压强大的体系有更优秀的循环性能.同时,电子结构层次中的电荷密度也是影响锂离子电池循环性能的本征因素之一.本研究探索也表明,大数据配合理论计算是寻找材料规律的有效方法,得到的基本规律对于优化和改善循环寿命有一定的理论指导意义.