日立开发长寿命材料 国内材料厂家需要加大研究投入

即使经过多年的锂离子电池发展，日本仍然紧紧占据着高端锂离子电池材料市场，例如市场上炙手可热的NCA材料。日本材料制造商提供的材料在稳定性和循环寿命方面仍然明显优于国产材料。在最新的高性能材料技术方面，日本对中国实施了严格的技术封锁，使中国高端锂电池行业的生命线掌握在他人手中。一旦国际格局发生变化，中国锂电池产业将面临巨大冲击。因此，国内材料制造商需要尽快增加研究投入。

NCM622材料是常用的高镍NCM材料之一，其容量可超过180mAh/g，远高于传统的LiCoO2材料。然而，由于材料中Ni含量高，材料的热稳定性降低，从而影响材料的循环寿命。因此，研究人员开发了各种方法来提高NCM622材料的循环稳定性，如表面涂层、元素掺杂和电解质添加剂。

日本日立公司的木村直树在对元素掺杂研究的基础上，开发了一种掺Mo的NCM622材料。经过3000次循环后，该材料的容量保持率达到87%，与未掺杂的NCM622材料相比，循环性能显著提高。

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在实验中，木村直树以LiOH、NiO、Co3O4、MnO2和MoO3为原料，通过高温固态法合成了NCM622材料。将阳极和阴极材料分别制成极片后，将其组装成方形叠层电池。电解液采用EC和DEC体系，并加入少量VC和PS。以2C的速度循环3000次，SOC范围为25%-75%。每500次测量一次满容量（0.5C，2.5-4.2V）。

电化学测试表明，Mo掺杂降低了材料的比容量，主要是因为Mo元素没有电化学活性，但Mo掺杂的NCM622材料表现出良好的循环性能，3000次循环后容量保持率为87%，比79%掺杂的NCM6 22材料高8%。

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为了研究NCM622电池在循环过程中的降解机制，木村直树在循环结束后对电池进行了拆解。研究发现，在3000次循环后，Mo掺杂的NCM622材料和纯NCM622的比容量和倍率性能都没有显著变化，表明在循环过程中，NCM622几乎没有结构变化和降解。

进一步的研究揭示了NCM622电池循环下降的真实机制。通过对三电极电池的研究，发现阳极和阴极的工作电压范围在循环过程中都会发生漂移。首先，阴极材料的电压漂移到更高的范围，这导致阴极材料的工作电压下限的增加和阴极容量的降低。

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然而，Mo掺杂的NCM622电池的电压漂移小于未掺杂的NCM622电池。通过分析其负极的SEI厚度，Mo掺杂的NCM622电池的SEI膜厚度约为10nm，而未掺杂的NCM6 22电池的膜厚度不约为20nm。更薄的SEI膜意味着更少的电压漂移和更少的Li消耗，因此Mo掺杂的NCM622电池的容量保持率明显高于未掺杂的NCM6 22电池。

研究了这种现象的机理，发现Mo元素会从正极溶解，迁移到负极表面并沉淀，Mo元素的存在抑制了电解质的分解和SEI厚度的增加。

木村直树的研究不仅找到了提高NCM622材料循环寿命的有效方法，还进一步揭示了这种方法的机理，为我们进一步研究和提高NCM材料的循环寿命指明了研究方向。即使经过多年的锂离子电池发展，日本仍然紧紧占据着高端锂离子电池材料市场，例如市场上炙手可热的NCA材料。日本材料制造商提供的材料在稳定性和循环寿命方面仍然明显优于国产材料。在最新的高性能材料技术方面，日本对中国实施了严格的技术封锁，使中国高端锂电池行业的生命线掌握在他人手中。一旦国际格局发生变化，中国的梨秀……

电池行业将面临巨大的冲击。因此，国内材料制造商需要尽快增加研究投入。

NCM622材料是常用的高镍NCM材料之一，其容量可超过180mAh/g，远高于传统的LiCoO2材料。然而，由于材料中Ni含量高，材料的热稳定性降低，从而影响材料的循环寿命。因此，研究人员开发了各种方法来提高NCM622材料的循环稳定性，如表面涂层、元素掺杂和电解质添加剂。

日本日立公司的木村直树在对元素掺杂研究的基础上，开发了一种掺Mo的NCM622材料。经过3000次循环后，该材料的容量保持率达到87%，与未掺杂的NCM622材料相比，循环性能显著提高。

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在实验中，木村直树以LiOH、NiO、Co3O4、MnO2和MoO3为原料，通过高温固态法合成了NCM622材料。将阳极和阴极材料分别制成极片后，将其组装成方形叠层电池。电解液采用EC和DEC体系，并加入少量VC和PS。以2C的速度循环3000次，SOC范围为25%-75%。每500次测量一次满容量（0.5C，2.5-4.2V）。

电化学测试表明，Mo掺杂降低了材料的比容量，主要是因为Mo元素没有电化学活性，但Mo掺杂的NCM622材料表现出良好的循环性能，3000次循环后容量保持率为87%，比79%掺杂的NCM6 22材料高8%。

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为了研究NCM622电池在循环过程中的降解机制，木村直树在循环结束后对电池进行了拆解。研究发现，在3000次循环后，Mo掺杂的NCM622材料和纯NCM622的比容量和倍率性能都没有显著变化，表明在循环过程中，NCM622几乎没有结构变化和降解。

进一步的研究揭示了NCM622电池循环下降的真实机制。通过对三电极电池的研究，发现阳极和阴极的工作电压范围在循环过程中都会发生漂移。首先，阴极材料的电压漂移到更高的范围，这导致阴极材料的工作电压下限的增加和阴极容量的降低。

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然而，Mo掺杂的NCM622电池的电压漂移小于未掺杂的NCM622电池。通过分析其负极的SEI厚度，Mo掺杂的NCM622电池的SEI膜厚度约为10nm，而未掺杂的NCM6 22电池的膜厚度不约为20nm。更薄的SEI膜意味着更少的电压漂移和更少的Li消耗，因此Mo掺杂的NCM622电池的容量保持率明显高于未掺杂的NCM6 22电池。

研究了这种现象的机理，发现Mo元素会从正极溶解，迁移到负极表面并沉淀，Mo元素的存在抑制了电解质的分解和SEI厚度的增加。

木村直树的研究不仅找到了提高NCM622材料循环寿命的有效方法，还进一步揭示了这种方法的机理，为我们进一步研究和提高NCM材料的循环寿命指明了研究方向。

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