物理与电子信息工程学院在绿色能源方面研究取得进展

Al₂O₃主要作为结构陶瓷材料广范应用在机械工业、航空航天等领域。为解决高镍三元正极材料随着循环次数的增加，循环性能变差、比容量急剧衰减的问题，物电学院、高科院《高原绿色能源研发与应用创新团队》王甲泰老师将Al₂O₃材料和LiAlO₂应用在LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(AL-NCM811)正极材料。采用球磨共混法和固态合成法在NCM811正极材料表面形成了厚度为10-70 nm的Al₂O₃和LiAlO₂包覆层。研究发现Al₂O₃包覆层可以有效消除NCM811表面的残锂，提高其循环稳定性，与LiAlO₂共包覆的NCM811材料具有更好的循环和倍率性能。进一步深入研究，发现Al₂O₃和LiAlO₂包覆层不仅在一定程度上加速了Li⁺的扩散，而且显著降低了电荷转移电阻值，当在大功率下充放电时，双包覆的正极材料相比未包覆材料，比容量可以提高30%以上。

此工作提供了一种提高正极材料的结构稳定性和循环稳定性的策略，能够促进三元正极材料更广范围的应用。相关成果以“Effects of Al₂O₃ and LiAlO₂ Co-coating on Electrochemical Properties of LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ Cathode Materials”发表于国际知名期刊Ceramics International（SCI中科院一区，原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.01.179），该工作得到青海省科学技术厅青年基金的支持，硕士生赵段和王甲泰为共同第一作者。