成果名称：	高倍率锂离子电池关键技术研发与应用
登记日期：	2024-05-13
完成单位：	珠海汉格能源科技有限公司
完成人员：	胡常青,赵明,杨诗晋,罗强,赵广磊,袁焱,肖英英,赵志诚,石鸿钊,李金海,段利平,吴成庆
研究起止日期：	2022-07-20至2023-11-30
主要应用行业：	制造业
高新技术领域：	新能源与节能
评价单位：	河南省中科广汇科技成果评价中心
评价日期：	2024-01-24
成果简介：	高性能锂离子电池作为其重要的动力源和能量存储设备，得到了广泛的关注。锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、低自放电率等优点，已成为目前最主流的化学储能技术之一。然而，现有的锂离子电池正极材料（如钴酸锂、三元材料等）存在一些问题，如资源稀缺、成本高昂、安全性差等。因此，寻找一种替代性的高性能正极材料成为了当前研究的重点。 硫化锂是一种具有良好发展前景的新型高能电池材料，具有更高的能量密度和更低的成本，可以用于电动汽车等领域。然而，目前硫化锂正极材料仍处于实验室阶段，尚未实现大规模的产业化生产。本项目旨在推动硫化锂正极高分子材料的研发和工业化进程，对硫化锂正极高分子材料的关键技术研发、产业化生产和推广应用具有重要意义。通过产业化研究，解决硫化锂正极材料的关键技术问题，提高其性能和应用价值。对此，我们将重点开展以下方面的研究工作： 优化合成工艺，基于金属热反应制备硫化锂，制备出具有良好结构稳定性和可逆性的硫化锂纳米颗粒；设计并制备一种新型的导电网络结构，提高硫化锂正极材料的导电性和电子传输效率，增强硫化锂基正极材料的倍率性能和循环稳定性；探索新型电解液体系，降低硫化锂正极材料的溶解度和穿梭效应；建立完善的硫化锂正极材料性能测试体系，对其进行全面的电化学性能评估。 硫化锂正极高分子材料具有许多优点，包括更高的比能量、更高的循环稳定性以及更优秀的安全性。它将有助于新能源行业的可持续发展，并且有助于减少化石燃料的消耗和环境污染。本项目的成功实施，将有助于推进硫化锂正极高分子材料的研究和开发，并且为后续的产业化生产和推广应用打下坚实的基础，从而推动新能源产业的发展，为社会带来经济和社会效益。 国内外研究现状与发展趋势： 硫化锂是一种高容量、低成本的新型正极材料，具有优异的性能和广阔的应用前景。由于其导电性差、体积膨胀大等问题，限制了其在实际应用中的推广。为了解决这些问题，近年来，国内外研究者对硫化锂正极材料进行了大量研究，取得了一定的进展，并正在向产业化方向发展。 国内研究现状与发展趋势 合成方法改进：国内研究者通过改进合成方法，如溶胶-凝胶法、水热法等，提高了硫化锂正极材料的纯度和形貌。同时，通过掺杂其他元素（如碳、氮、磷等）来改善硫化锂的导电性和稳定性。 结构调控：通过对硫化锂的结构进行调控，如纳米化、多孔化等，可以提高其电化学性能。此外，研究者还尝试将硫化锂与其他正极材料（如硫/碳复合材料、硫化锂/磷酸铁锂复合材料等）复合，以提高其综合性能。 电解液优化：为了解决硫化锂在充放电过程中的体积膨胀问题，研究者对电解液进行了优化，如添加适量的添加剂、使用高介电常数的溶剂等。 产业化研究：目前，国内已有部分企业开始关注硫化锂正极材料的产业化研究，但由于技术瓶颈和市场需求等因素，尚未形成大规模产能。 国外研究现状与发展趋势 合成方法创新：国外研究者在合成方法上取得了一系列创新成果，如微波辅助法、固相反应法等，这些方法不仅提高了硫化锂正极材料的制备效率，还有助于实现规模化生产。 结构与性能优化：国外研究者通过结构调控和表面改性等手段，进一步提高了硫化锂正极材料的电化学性能。例如，通过表面包覆或掺杂金属氧化物等方法，改善了硫化锂的导电性和稳定性。 应用研究：国外研究者还对硫化锂正极材料在锂离子电池、超级电容器等领域的应用进行了深入研究。 总的来说，硫化锂正极材料的研发已经取得了重要的进展，并正在向产业化方向发展。在未来，硫化锂正极材料有望成为新一代高性能锂离子电池的重要组成部分，为推进新能源汽车的发展做出贡献。 硫化锂正极材料的产业化研究是一项涉及多个领域的复杂工程，包括硫化锂正极材料的设计和制备、在锂硫电池中的应用、大规模生产和商业化应用等多个方面的内容。通过这些工作的实施，我们的目标是推动硫化锂正极材料的产业化进程，为新能源产业的发展提供有力的支持。 本研究的主要对象是硫化锂正极材料，我们的目标是通过先进的技术手段，提高其性能，降低生产成本，实现产业化。 我们对硫化锂的性质进行了深入的研究，包括其电化学性能、结构稳定性等。我们发现硫化锂具有高的理论比容量和低成本的优点，但其导电性和稳定性较差，这是限制其应用的主要因素。 为了解决这些问题，我们首先通过基于金属热反应制备硫化锂，改善其结构稳定性。同时，以单层碳包覆硫化锂为前驱体，依托化学气相沉积法，在含氮有机物蒸气-Ar 气氛中高温加热，得到双层碳包覆硫化锂，提高其导电性。