快速化成工艺破解锂电池瓶颈

来源：科技日报
记者：符晓波

1日，快速厦门大学材料学院彭栋梁、化成谢清水团队联合美国西北大学李坚涛博士，工艺在富锂锰基正极材料领域取得重大突破。破解团队针对该材料本征特性，锂电首创高效快速化成策略，池瓶成功破解了锂电池“高容量”与“长循环寿命”难以兼得的快速行业痛点，为富锂层状氧化物正极电池的化成产业化应用奠定了坚实的理论基础与技术路径。相关研究成果已发表于国际顶级学术期刊《自然》（Nature）。工艺

传统化成工艺的破解局限

锂电池作为当前核心储能技术，其化成工艺直接决定电池最终性能与制造成本。锂电

• 传统模式：依赖低倍率充放电循环，池瓶在电极表面构建稳定保护膜以维持化学体系稳定。快速
• 主要弊端：耗时漫长、化成能耗巨大，工艺且易诱发多种副反应，制约了生产效率与电池一致性。

创新方案：高速化成策略

研究团队以无钴富锂锰基正极材料为对象，系统探究了高速化成方案对材料首圈及长循环过程中结构演变与电化学行为的影响。核心机制如下：

1. 自钉扎效应：高速率化成利用正极材料中残余锂离子的自钉扎效应，有效抑制化成阶段的材料结构损伤。
2. 缺陷调控：快速化成介导产生的低浓度结构缺陷，显著降低了电池在高荷电状态循环过程中的晶格应变堆积。

性能突破与普适性验证

实验数据证实，采用高速率化成方案的富锂电池性能实现显著跃升：

• 比容量提升：20%
• 循环性能提升：36%

此外，该策略展现出优异的普适性，可兼容不同成分的富锂正极材料、多种电解液体系，以及石墨、钛酸锂、锂金属等负极材料。这一突破为研发下一代高能量密度、低成本储能电池提供了全新思路。

(责任编辑：百科)