3月18日，记者从中国科学院青岛生物能源与过程研究所获悉，该所武建飞研究员带领的先进储能材料与技术研究组，在锂电池正极材料方面取得突破性研究成果，同时，针对锂电池及正极材料的现有问题提出了多种解决方案，取得并发表了一系列创新性研究成果。
伴随“双碳”目标的不断落实和推进，电动汽车、风光储等新能源产业逐渐成为当下的研究热点。锂离子电池一直是应用最广泛的储能器件，提高电池的能量密度，是目前锂电发展的主要方向之一，正极材料的结构与组成是影响电池能量密度的重要因素。
武建飞带领团队布局多种锂电正极材料体系，深耕高镍三元、富锂锰基等核心高能量密度正极材料的研发，近年来取得了一系列突破性进展。
武建飞介绍，在高镍三元正极材料方面，研究团队巧妙设计，通过由内而外修饰方法成功开发出一种氧化铝包覆的镁掺杂NCA体系。以该方式构建的NCA材料具有稳定的内部结构，通过抑制材料内部相变和阳离子掺杂，在抑制副反应发生的同时实现了体系内部快速的电子传输。在1C(1小时完全放电时电流强度)的倍率下，电池历经250次循环，容量仍能保持在95%以上。该工作为NCA材料的商业化道路奠定了基础，也为动力电池正极材料的设计与改性提供了新的发展思路。
随着电动汽车对高能量密度电池需求的增加，包括NCA在内的部分正极材料的能量密度已不能满足需求，严重限制了纯电动汽车的续航里程。富锂锰基正极材料因其高比容量、高能量密度、低成本等优点，非常适合用于新一代高能量密度锂离子动力电池。但是其材料自身低首效、循环及倍率性能差、电压衰降严重的本征缺陷，以及缺乏相匹配高压电解液等问题制约了商业化应用和发展。武建飞介绍，研究团队独辟蹊径，通过电解液一步法原位改性，成功开发出一种全性能富锂锰基电池体系相关研究，结果发表在ACS 《应用材料与界面》。
通过SEM/TEM/XPS/ICP-AES等一系列测试，证实在正负极表面原位包覆形成了含氟的坚固致密CEI保护膜，既稳定了正极材料结构，又抑制了电解液分解对正极材料造成的腐蚀，有效减少了金属离子的溶出，从而大幅提升富锂锰基正极材料的综合电化学性能。改性后的富锂正极材料首次放电比容量达到300mAh·g-1，在0.5C倍率下经过500次充放电循环后容量保持率高达88%。同时，电池循环过程中的电压衰降也得到很好的改善，为富锂锰基正极材料的改性和商业化应用提供了新的思路。